中藥活性成分篩選技術(shù)的研究進(jìn)展

       中藥是中醫(yī)防病治病的物質(zhì)基礎(chǔ)，是中華民族幾千年傳統(tǒng)智慧的結(jié)晶。但是，許多基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的闡釋仍然使中藥備受爭(zhēng)議，限制著中藥的發(fā)展。因此，利用現(xiàn)代科學(xué)的思路和方法實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化是中藥發(fā)展的一個(gè)重要策略，其中中藥活性成分的篩選方法技術(shù)是中藥現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和手段。

       隨著生物科技、化學(xué)分離技術(shù)的不斷發(fā)展，可通過(guò)多方面對(duì)中藥活性成分進(jìn)行篩選，從傳統(tǒng)的篩選方法到構(gòu)建不同的篩選模型，使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)篩選復(fù)雜中藥中活性成分。開(kāi)發(fā)了分子識(shí)別技術(shù)、分子對(duì)接技術(shù)、高通量篩選技術(shù)及生物芯片技術(shù)等篩選方法。運(yùn)用正確的篩選方法可使中藥制劑更加安全，能夠剔除致敏成分，降低有害成分，最 大程度發(fā)揮藥效。新的活性成分篩選方法可以為新藥研發(fā)提供新的候選化合物，開(kāi)辟新途徑。

       1、傳統(tǒng)的成分分離及活性追蹤

       傳統(tǒng)的成分分離研究思路起源于國(guó)外的天然藥物研究。首先利用植物化學(xué)的方法對(duì)中藥中的化學(xué)組分進(jìn)行提取、分離與鑒定。然后采用不同的生物學(xué)方法，并利用藥理模型(整體動(dòng)物、離體器官、細(xì)胞和分子等模型) 對(duì)每一個(gè)化學(xué)成分進(jìn)行生物活性篩選，最后確定有效成分，闡明中藥發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，采用該思路方法已對(duì)大部分的單味中藥的化學(xué)成分進(jìn)行了系統(tǒng)的分離和相應(yīng)的生物活性研究，并取得了顯著的效果，如成功發(fā)現(xiàn)了抗瘧新藥青蒿素、治療心腦血管病的川芎嗪和治療老年癡呆病的石杉?jí)A甲等。這種研究方法是建立在中藥藥效物質(zhì)研究的最基礎(chǔ)層面，不僅盲目性大而且忽視了中藥的系統(tǒng)性、作用的整體性以及生物體內(nèi)環(huán)境的相互影響。這種方法在應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下兩個(gè)問(wèn)題：一是生物活性成分或有效成分在分離純化的過(guò)程中丟失；二是會(huì)出現(xiàn)中藥化學(xué)成分越純化、活性越低的異?，F(xiàn)象。

       2、分子識(shí)別技術(shù)

       分子識(shí)別技術(shù)的原理是根據(jù)藥物小分子與生物體內(nèi)受體，包括蛋白、酶、DNA、受體等具有特異性結(jié)合的特點(diǎn)，將靶蛋白，酶，受體等生物大分子固定到一定的載體上，根據(jù)相互作用的強(qiáng)弱不同從而將不同的活性成分篩選分離出來(lái)的色譜方法。主要包括親和超濾篩選法和生物色譜法。

       親和超濾篩選法將超濾技術(shù)的高分離能力與親和作用的高選擇性有效結(jié)合，該技術(shù)能對(duì)生物特征物質(zhì)進(jìn)行高通量篩選。首先將天然、合成或代謝的多組分的混合物樣品與親和性靶標(biāo)混合孵育，利用親和力作用與靶受體結(jié)合成復(fù)合物，然后利用超濾方法，將結(jié)合生成的復(fù)合物與其它未結(jié)合成分分離，接著用合適的洗脫液處理超濾膜截留得到的復(fù)合物，使親和體從大分子中解吸出來(lái)，最后再利用其他分析手段初步鑒定親和配體的結(jié)構(gòu)。該技術(shù)具有實(shí)驗(yàn)周期短、樣品用量少、特異性較強(qiáng)、靈敏度較高等優(yōu)勢(shì)。

       分子生物色譜是將靶蛋白、受體、酶等生物大分子固定到一定的載體上作為色譜的固定相，在流動(dòng)相中加入相應(yīng)的中藥提取物，洗脫分離與靶標(biāo)生物大分子發(fā)生特異性結(jié)合的天然藥物化學(xué)成分的色譜技術(shù)。其中以α-酸性糖蛋白和人血清白蛋白(HSA)這兩種載體蛋白為固定相的生物色譜研究較為熱門(mén)。細(xì)胞膜色譜是將細(xì)胞膜固定在一定材料載體上，保留其生命特征作為固定相，用此固定相研究藥物與膜受體相互作用的關(guān)系，特異性篩選中藥中有效的化學(xué)成分，并利用分析手段加以分析的膜色譜技術(shù)。該技術(shù)廣泛用于藥物與細(xì)胞膜受體的親和力及互作用研究，從而篩選中藥中的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)。

       3、分子對(duì)接技術(shù)

       分子對(duì)接技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)藥物領(lǐng)域的重要技術(shù)，不僅可以研究藥物中活性成分與靶點(diǎn)的相互作用，還可用來(lái)發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化先導(dǎo)化合物。分子對(duì)接技術(shù)又稱為分子對(duì)接虛擬篩選技術(shù)，其設(shè)計(jì)原理是用1個(gè)或多個(gè)蛋白質(zhì)作用靶點(diǎn)對(duì)中藥化學(xué)成分或者天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行篩選，尋找出與靶標(biāo)蛋白特異性結(jié)合的化合物，最終篩選出具有一定活性的先導(dǎo)化合物。分子對(duì)接技術(shù)早期的原理是“鎖-鑰模型”，即配體進(jìn)入受體的方式如同鎖和鑰匙，當(dāng)配體與受體結(jié)合時(shí)不發(fā)生構(gòu)象變化，受體與配體被視為剛性結(jié)構(gòu)；由于其局限性后期又提出了“誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)”，這一原理說(shuō)明蛋白與底物結(jié)合并且發(fā)生構(gòu)象變化，此時(shí)的受體與配體被視為柔性結(jié)構(gòu)，該原理得到的對(duì)接結(jié)果更為準(zhǔn)確。

       4、高通量篩選技術(shù)

       高通量篩選技術(shù)是一種以分子和細(xì)胞為載體的篩選方法，分為分子水平和細(xì)胞水平，可以從大量藥物中篩選與靶點(diǎn)相互作用的目標(biāo)藥物。高通量篩選技術(shù)配備全自動(dòng)工作站，靈敏、快速的檢測(cè)儀器和計(jì)算機(jī)控制軟件，它是以分子水平或細(xì)胞水平為基礎(chǔ)，微孔板為載體工具，通過(guò)程序調(diào)控，且高通量篩選技術(shù)每天要篩選成千上萬(wàn)個(gè)化合物，從而提高了線索化合物的篩選效率，并以相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)支持整體運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)體系。高通量篩選技術(shù)通過(guò)中藥與靶點(diǎn)之間相互作用達(dá)到篩選藥效成分的目的，根據(jù)分子間相互作用的原理建立篩選模型，從而篩選出與特定靶點(diǎn)特異性結(jié)合的活性成分。高通量篩選技術(shù)擁有快速、靈敏和準(zhǔn)確的特點(diǎn)，該技術(shù)在基礎(chǔ)水平上可以同時(shí)篩選多種成分，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，降低工作效率、減少樣品用量，從而提高藥物的生物利用度。

       5、計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)

       利用計(jì)算機(jī)虛擬篩選技術(shù)對(duì)中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行研究是基于各種數(shù)學(xué)算法，結(jié)合計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的編程建模、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建和搜索功能才能得以實(shí)現(xiàn)。首先將前期的大量研究成果進(jìn)行分類匯總分析，然后利用計(jì)算機(jī)算法構(gòu)建不同的數(shù)據(jù)庫(kù)，比如中藥化學(xué)成分庫(kù)、中藥藥理作用庫(kù)、中藥功效庫(kù)等。與此同時(shí)不斷地結(jié)合現(xiàn)代系統(tǒng)生物學(xué)的研究成果，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行完善和補(bǔ)充，從多個(gè)學(xué)科層面和角度探索中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、藥性理論、作用機(jī)制等相關(guān)課題。如網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)就是將來(lái)源于實(shí)驗(yàn)與文獻(xiàn)的多層次多維度數(shù)據(jù)，進(jìn)行整合分析，通過(guò)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，既可以在生物網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上解析中藥作用機(jī)制，又可以在網(wǎng)絡(luò)模型上闡釋中醫(yī)藥理論。

       6、生物芯片技術(shù)

       生物芯片（bio-chip）將生物活性材料（寡聚核苷酸、DNA、多肽、抗原、抗體乃至細(xì)胞和模式動(dòng)物等）以陣列形式固定于支持物的表面，可以在其上同時(shí)進(jìn)行數(shù)千乃至上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到高通量、快速篩選的目的。通常來(lái)說(shuō)，生物芯片與拇指一般大，固定于其上的生物活性物質(zhì)微小，以點(diǎn)陣的方式排列在硅基上，很像計(jì)算機(jī)的芯片，所以它被稱為“生物芯片”。采用微電子學(xué)的并行處理和高密度集成技術(shù)，可利用軟件同時(shí)并行分析成千上萬(wàn)種生物樣品，具有高通量、微型化、自動(dòng)化以及檢測(cè)樣品用量少等優(yōu)點(diǎn)。

       中藥作為一個(gè)巨大的人類遺產(chǎn)寶庫(kù)，其藥效已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可和驗(yàn)證。但是如何高效快速地篩選、分離出中藥中的活性成分，實(shí)現(xiàn)中藥的現(xiàn)代化，還需要現(xiàn)代技術(shù)的輔佐。隨著我國(guó)中藥現(xiàn)代化戰(zhàn)略的推進(jìn)，一批臨床療效確切、安全性高的中藥正逐漸被國(guó)際認(rèn)可，而中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究是制約中藥現(xiàn)代化發(fā)展的重要瓶頸，也是中藥研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，因此基于中藥具有多成分、多靶點(diǎn)，協(xié)同作用的特點(diǎn)，快速、高效實(shí)現(xiàn)多個(gè)藥物活性成分篩選及鑒定技術(shù)的開(kāi)發(fā)，對(duì)推進(jìn)中藥現(xiàn)代化進(jìn)程具有重要意義。中藥活性成分篩選技術(shù)的不斷提高，使中藥臨床療效更加明確、用藥更安全，推進(jìn)了中藥的現(xiàn)代化進(jìn)程。

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       作者簡(jiǎn)介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)食品的開(kāi)發(fā)與研究。