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本草物质组计划:给中药“一本护照”——访“本草物质组”提出者梁鑫淼研究员

仪器信息网 2009/09/21 09:51:43 点击 2660 次
[导读] 据统计,截至2008年底,中国中医药已传播到全球160多个国家和地区。但随着中医和中药走出

据统计,截至2008年底,中国中医药已传播到全球160多个国家和地区。但随着中医和中药走出国门,中药的处境变得越发尴尬起来,国内许多像三九胃泰、乌鸡白凤丸等口碑较好的中药品牌,到了海外,消费者几乎无动于衷。在西方人看来,如果不能准确告诉他中药的有效成分及其药效机理,他只能把中药当作是一种非科学的巫术。

相对于国内中药市场销售额过1000亿人民币的现状来说,中药产品的出口总额只有10亿多美元。中药的医疗效果和药用价值,经过我国各族人民几千年来的实践证明,是毋容置疑的。但这些药材治病防病的物质基础是什么?以及中药方剂中几味药之间是如何协同发挥作用的?是人们非常关心的问题。 

中科院大连化物所组分中药课题组组长、华东理工大学药学院特聘教授梁鑫淼

在这种背景下,200710月,在第103次东方科技论坛上,梁鑫淼研究员正式提出了旨在最终建立国际广泛承认的、以中医理论为指导的创新中药体系的大胆构想——“本草物质组计划”;20085月,第323次香山科学会议主题讨论了“本草物质组”,以推进该计划立项。20098月,有关“本草物质组”的中国科学院学术研讨会在大连化物所召开,会议期间,仪器信息网采访了梁鑫淼研究员。

 “本草物质组计划”目标定位:阐明中药物质基础,解读中药的科学性

目前,有关专家普遍认为,我国中药研究面临如下一些问题:多组分、多靶点、整合调节理论尚未得到系统验证;中药研究技术和产品不标准;中药物质基础和作用机理仍不清楚;标准化的中药组分资源和信息资源匮乏等。

梁鑫淼研究员说:“‘本草物质组’的目标定位,就是要全面解析中药物质组成、结构和功能,构建本草物质资源库,阐述中药的多组分多靶点整合调节机制,为创新中药发展提供支撑。”

“从西方新药创制模式看,正是因为有了靶标库和庞大的化合物库这两大资源,西药创制才得以高效率地持续进行。这种模式启示我们,物质资源是新药创制可持续发展的基础。”

梁鑫淼研究员表示,本草物质组研究将从物质组成和功能两个层面解决中医药中长期存在问题,力求在现代科学技术发展的基础上,通过技术和方法的创新与突破,阐明中药物质基础,并结合生物技术,从本质上回答中医药治疗疾病的内在科学性。

“本草物质组计划”战略规划:三大研究层次,十个研究内容

根据梁鑫淼研究员的设想,本草物质组研究将分为三个层次:

第一层次:方法学的创新和示范研究的成果

重点发展并建立高效高通量的样品制备与表征方法学。以标准化为基础,建立高效正交、高通量的制备方法,实现1000个组分/天、100个化合物/天的制备通量,构建包含了10万个组分、1万个化合物的资源库。完成资源库的高内涵高通量筛选,并选择2-3个临床有效方剂,全面解析方剂的物质组成、结构和功能,阐述其多组分多靶点整合调节作用机制,解读中药的科学性。

第二层次:本草物质资源库规模化与基本科学数据系统化

重点在于物质资源的规模化,实现1000个药材、50万个组分、10万个化合物的资源库建设以及资源数字化和数据系统化工作。通过确定组分的组成、结构和功能(定性、定量),完成物质资源库的数字化工作,发现若干具有明确中医药理论的创新中药,发现若干新的靶标及若干先导组分或化合物。

第三层次:全面整合全面提高,充分体现中医药的特色

在前两层次基础上,首先建立协同作用方法学研究,全面展开包括组分配伍、成分配伍、组效关系等体现中医药特色的研究内容,构建创新中药的新体系,为创新中药发展提供支撑。

涉及到的具体研究内容为:

1)本草物质结构组、功能组与中医药理论;

2)本草物质高通量制备的方法与技术;

3)本草物质化学表征的方法与技术;

4)高内涵本草物质资源库的构建;

5)本草物质的高内涵、高通量筛选方法与技术;

6)本草物质的高内涵、高通量筛选与评价;

7)创新中药示范研究;

8)有效方剂筛选及评价;

9)本草物质组与系统生物学;

10)本草物质组与中医药理论。

梁鑫淼研究员认为,“本草物质组计划”是一个庞大的、多学科交叉的计划,他们将根据不同领域专家的意见,不断修正具体的研究内容。

“本草物质组计划”前期开展:搁置争议,践行规划

尽管有人对“本草物质组计划”的可行性提出质疑甚至反对,但梁鑫淼研究员选择用事实说话,已经于一年前开始着手本草物质资源库的构建以及方法学的创新与突破。

梁鑫淼研究员说:“我们组分中药课题组已经选取了200种中药药材,计划从每个药材中拿到50个以上的化合物,300个以上含1-5个化合物的小组分。通过对大量药材样品进行提取,我们现在已经分离出来近500个化合物,鉴定了其中300多个化合物的结构,并且发现了新的化合物,还分出了近8000千个化合物组分。”

中科院大连化物所组分中药课题组实验室一角

 课题组正通过以下模式展开研究:其合作药厂的GMP车间根据课题组优化的提取方法,对大量的药材进行提取,将其制成浸膏或干粉;课题组再将浸膏或干粉依次进行萃取分离、大孔树脂分离、膜分离、微量制备纯化,目标是拿到含1-5个化合物的小组分或者是单一的化合物,然后将其送至多个合作单位进行多种药理研究,课题组再对研究出的活性数据进行汇总、对比,研究中药的多靶点整合调节作用。

谈及本草物质组研究的前景,梁鑫淼充满信心:“我们的短期目标是在2010年年底或2011年年初,完成对这200个药材的分析,分离出100000个组分和10000个化合物单体。研究能力可达每天1000个组分、50个化合物,并计划到2015年,完成对1000种药材的分析。”

“本草物质组计划”技术开发:工欲善其事,必先利其器

由于中药的组成成份数量众多且其性质不尽相同、含量差异大,要实现中药全组分的分离及分析,挑战巨大。早在上世纪八十年代,我国100多位科技工作者开始对52味常用中药的化学成分进行系统的分离、纯化和结构鉴定,基于当时的研究条件与仪器技术水平,经过十几年的艰辛付出,发现了200多个新化合物和一些具有多种生物活性的化合物。

梁鑫淼研究员相信,科技的进步以及仪器技术的进步已经让高通量的样品制备与表征成为可能,而“高通量”即含有大量、快速的意思。超高效液相色谱、四级杆飞行时间质谱、“纯化工厂”、气相色谱、核磁、红外、高通量筛选、高内涵筛选等先进技术的应用,给本草物质组研究提供有力的工具保障。

实验室仪器扫描:纯化工厂,用于高通量分离制备

实验室设备扫描:大孔树脂柱,用于分离除杂

“在具有这些保障的前提下,使用合适的分离材料是最关键的因素之一。只有使用合适的分离材料和分离方法,我们才能将特定的化合物或物质组分分开,才能保证后续的纯化、制备、活性筛选等所有工作。”梁鑫淼研究员在华东理工大学还有一支研究团队,研究重点是开发新型柱材料,涉及硅小球、键合相等所有组成材料。

“我们针对中药中的某些成分开发出了一些高选择性的分离材料,可以应用于反相色谱、离子交换色谱、亲水色谱等不同色谱模式和分离中药中不同极性化合物,很好的解决了中药分离与表征中的一些难点问题,为本草物质组研究提供了基础。”

“例如,我们发展了以四聚乙二醇为功能基团的新型反相色谱分离材料,表现出与传统反相分离材料不同的分离选择性,而且可以对中药进行‘聚类分离’;由于水溶性组分在常规反相色谱上往往没有保留,并且长期为中药研究所忽略,针对这个问题,我们还发展了以寡糖为功能基团的亲水色谱分离材料,用于中药水溶性组分的分离和表征。此外,我们还针对色谱分离材料的制备方法和稳定性问题,发展了新型的硅胶表面键合方法,用于分离材料合成,包括点击化学方法、硅胶表面共聚方法等,都取得了较好的结果。同时,我们也意识到,中药组成及其复杂,对新型分离材料的需求将是持续不断的,因此我们还将在现有工作的基础上,继续开展新型分离材料的研究,以促进和保证本草物质组研究的顺利进行。”

“本草物质组计划”:下一个“人类基因组计划”?

有人将“本草物质组计划”类比为“人类基因组计划(投资30亿美元,1990年启动,旨在测定组成人类染色体中所包含的30亿个核苷酸序列的碱基组成,从而绘制出人类基因组图谱,破译人类遗传信息)”,认为二者都属于十分庞大的系统工程,本草物质组研究也可以借鉴组学研究的模式,从总体上对常用中医药药方进行研究,用现代科学技术把《本草纲目》改造成“本草物质资源库”。

令大家关心的是,假如“本草物质组计划”能够通过论证,完全开展起来,本草物质组研究将会是一个长期的过程,可能需要实施创新战略、集成战略、资源战略、标准战略、知识产权战略和国际化战略,需要相关部门的部署与组织、多学科专家学者的相互配合以及巨额的资金支持,由此促进中药研究与开发以及中药产业的长足发展。

“本草物质组计划”,是否会如“人类基因组计划”揭开人体基因组成的秘密一样,最终揭开中药物质基础组成的“密码”?是否能如梁鑫淼研究员构想的一般,最终搭建出中医药理论与西药理论之间的桥梁,建立起国际广泛承认的创新中药体系?是否会在梁鑫淼研究员等专家学者的呼吁之下,成为我国乃至世界范围内的一项大科学计划

我们翘首以待!

采访编辑:吴爱华

 

附录:梁鑫淼研究员简介

       梁鑫淼,男,博士,研究员。19656月生于浙江温岭。1983年至1987年就读于杭州大学化学系。1987年从杭州大学免试进入大连化物所,攻读色谱专业博士学位,师从卢佩章院士和张玉奎院士。攻读博士学位期间,与导师合作出版一部专著《高效液相色谱及其专家系统》,荣获第七届中国图书奖(1993年)。199212月毕业获分析化学博士学位并留所工作。1994年赴德国环境与健康研究中心生态化学研究所从事环境复杂体系的分离分析合作研究。19958月晋升研究员,2007年评为二级研究员。受邀担任《色谱》、《中国天然药物》、《中医药现代化》、《精细化工》等杂志编委,中国色谱学会理事,第103期东方科技论坛执行主席,第323次香山科学会议执行主席,中科院大连化物所学术委员会委员。入选国家级百千万人才工程和辽宁省百千万人才工程百人层次。先后获得国家、省、市级各种表彰:全国先进工作者、全国“五一”劳动奖章、中国科协求是杰出青年奖、中国科学院青年科学家二等奖、中国科学院首届十大杰出青年称号、辽宁省科技功勋奖、辽宁省优秀专家、大连市优秀专家等。享受国务院政府特殊津贴。现已培博士49人,硕士10人,在读博士生16人,在读硕士生4人,已出站博士后6人,在站博士后2人。发表研究论文315篇,其中163篇为SCI 论文。

主持并完成973项目“方剂关键科学问题的基础研究”中“方剂化学物质基础的研究”课题、中国科学院知识创新工程领域前沿项目“中药黄芪对白血病的基因调控研究及治疗药物的开发”、国家自然科学基金重点项目“中药药效组分的指纹图谱分析的方法研究,中科院知识创新工程项目“组分中药系统研究与新药创制”。作为项目首席科学家承担并完成中国科学院知识创新工程重要方向项目“基于现代理论和技术的复方中药系统研究”2008年获得国家自然科学杰出青年基金,目前主持科技部国际合作项目“中药抗抑郁活性成分的高通量制备与筛选”。作为主要参加者建立了完整的液相色谱专家系统,并荣获辽宁省自然科学一等奖(2001年);973项目“方剂关键科学问题的基础研究”,获天津市自然科学一等奖(2006年);“气血并治方配伍规律和药效物质基础的研究”获中国中西医结合学会科学技术奖二等奖(2006年)。

链接中科院大连化物所组分中药组(1803组)

[来源:仪器信息网]
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