来源：《农业开发与装备》2020,(10)

中药材生产质量管理规范(GAP)能给药用植物的健康生长创造良好条件,这是一种药物管理规范化准则,生态环境、植物栽培条件、生产人员是组成其工作的重要内容所在,具体包括多项内容,如地理环境、水源选择、田间管理条件、光照变化等,而中药材的诸多环节都是组成GAP重点调控与管理的内容。

1 现代生物技术在中草药生产中的应用原因分析

1.1 不少中草药濒危紧缺

当下,在国内有许多中药材已经濒危灭绝,如神犀丹、虎骨木瓜酒、急救中药汤剂犀角地黄汤、中成药犀角丸等,由于这些配伍中都存在犀牛物种而不得继续使用。针对这些物种,利用利用生物工程技术对这些中药资源的活性成分、生产特征、生长规律等进行仔细的研究,然后在借助这项技术来保存,从而能够更好的保护这些珍贵的中药资源。同时,在开展离体培养繁殖时可以充分借助基因器官培养技术、细胞培养技术,以此实现对濒危物种所造成的中药原料短缺的情况,使其能够实现可持续利用。

1.2 中草药人工栽植药性发生变化

现阶段,我国所使用的绝大多数中药品种以人工栽培为主,通过开展大量科学研究和临床验证可知,一些中药材经过人工多年的栽培和繁衍之后,其药性与有效成分较之前会获得显著改变,如三七、地黄、首乌、柴胡、板蓝根等,由于种植地域的不同,其在活性成分方面会存在明显差异,由此会对临床治疗效果造成显著影响。同时,在中药材的长期种植过程中存在许多问题,如种植费工费时、病毒寄生蔓延、品种种质老化、繁殖系数不高等,而这些问题的存在会阻碍药材生产基地的发展。

1.3 中药现代化的关键就在于生物工程技术

生物工程技术的发展与应用在一定程度上会改变许多产业,如医药、农业、化工等,由此会直接促进社会经济的可持续发展,因此这被视为21世纪的主导产业。相比较于传统制药,生物制药具有一系列优点,如生产周期短、无污染、人力投入少、简单的生产工艺、较大的生产规模、利润高等,且一旦成功开发新药,则必然会产生巨大的利润。在专家看来,生物技术是下一轮风险投资的热点,且利润率推测是信息产业的两倍。

2 中草药GAP种植生产中现代生物技术的应用现状

通过研究发现,当前国内的生物工程制药企业大约有200多个、科技人员1万余名,专门从事研究、开发、生产医药生物技术,如抗癌与抗艾滋病的干扰素、防治肝炎的干扰素、白细胞介绍素、表皮生长因子、胰岛素、红细胞生成素等12个产品成功生产并上市。

今后,我国生物制药的年均增长率会超过12%～20%,比国内国民生产总值的增长速度要高很多。同时,生物制药的重点在于三大工程,即基因工程、细胞工程、酶工程。为更好的改造与促进传统制药工业的发展,就需要充分利用现代生物技术,且为进一步实现中药现代化就需要有效的推行生物工程制药。尤其是美国总统克林顿于2000年在美国白宫宣布完成了人类基因组草图绘制,且同时参与这项计划的6国科学家,即美国、日本、德国、法国、中国、英国,在医学教育网搜集整理了人类基因遗传密码基本破译并向全世界公布,这是人类科学史上的里程碑式创举,也是生命科学的“圣杯”,其伟大意义、重要性可以堪比“阿波罗计划”,这也说明人类更加深入的了解自身,且逐渐进入一个新的发展阶段。由于人类基因组能够涵盖大多数的遗传信息,如生老病死,其在一定程度上能够为疾病的诊断、新药的研制、治疗方法的探索创造良好条件,为此积极的组建中药现代化工程系与研究开发中心刻不容缓,这能够帮助国家实现对现代化药学人才的培养,对于我国医学科学与经济增长步伐的加快至关重要。

3 现代生物技术在中草药GAP种植生产中的具体应用

3.1 有效解决中药的缺点

中药的缺点主要体现在天然资源不足、栽培周期长、效益差等方面。研究发现,民间应用的草药百分百为野生的,而当前全世界的植被都得到大量的破坏或改变,已知受到威胁的植物达5 000～6 000个,而处于濒危灭绝状态的物种有5 000个,还有一些物种已经绝迹,因此,为挽救快繁濒危药物资源就继续采用现代生物技术。具体措施详情如下。

第一,植物非试管快繁技术。研究发现,宁夏某生物工程所成功的繁殖了160多种经济作物,试管快繁、常规育苗技术本身所具有的缺陷已经成功克服。第二,生物个体扩增和大规模培养(细胞及组织培养)。利用组织可实现对植株的有效培养,而药用植物次生代谢物或生物转化物的获得可以借助细胞进行大规模培养。当前,一些植物细胞培养研究工作取得很大成功,如人参、三七、西洋参、当归、青篙、紫背天葵等。这种方法的优势主要体现在省时、省种、无病虫害、产量质量可靠可控且可得到产率高。如:洋地黄强心苷作为一种强心药物,可以从两种植物中提取出来,即紫花洋地黄、毛花洋地黄。然而,所得到的这甾心强心主要以C-12位上没经基的A苷为主,其本身有毒但是无效,有药用价值的只有C-12位羟基化的C苷。基于此,在生产这种药物时可以充分利用植物资源,并选择性地经基化A苷C-12位,然而这一过程很难通过化学方法实现,为此,培养细胞中选择一些能够进行C-12位上经基化细胞系,实现生物转化的唯一途径就在于充分利用各种生物技术,如组织等,但是利用化学方法很难实现这一过程。我国工程院院士与上海医科大学的胡之壁教授在德国Tubingen大学成功地进行了毛地黄培养细胞的生物转化,即所筛选出的细胞系GPR2能够将洋地黄毒苦全部转化为洋地黄苷,这类药物所具有的有效成分本身活性较高。又如丹参药材在治疗心血管疾病中具有很高的应用价值,然而由于原植物中的丹参酮含量不高。当下,关于丹参酮细胞培养系统在我国着手建立,其所具有的隐丹参酮含量大约是原植物的6.8倍,由此说明在生产特效药物方面,生物工程拥有十分广阔的发展前景。

3.2 转基因工程的应用

转基因药所产生的经济效益、社会效益都十分巨大,且这是中药生产过程中的一场重要革命。在DNA重组的帮助下能够实现对生物的定向改造,更好的研究有关代谢途径的基因工程;在转基因植物反应器帮助下能够构建相关研究,借助转基因生物反应器实现对外源基因编码产物的生产。现阶段,所生产的“药用土豆”、“香蕉疫苗”的疫苗含有易感,且还能够生产出能够分泌某种药用蛋白乳的山羊等,由此会简化有效药物的生产程序与生产技术、方便使用、价格低廉,且能够实现普遍推广与使用。

3.3 分子水平上的中药质量控制

由于中药成分复杂,来源不一,中药制剂药味多,工艺各异,因此很难控制其质量,这在一定程度上也是中药走出国门的重要因素。分子分类学从上个世纪80年代兴起,生物性状可以从表征向生物信息大分子扩展,在三级信息物质(DNA、RAN、蛋白质)的帮助下能够将遗传密码传递顺序反映出来,而这也是特医学教育网络搜集整理征的关键,能够为分类鉴定最有价值的中药创造良好条件。同时,在分析中药质量、评价中药品质的过程中,利用DNA分子标记技术能够取得良好的效果,其所具有的优点是传统中药检测方法所无法比拟的。当前,该技术的应用主要包括分子杂交、PCR扩增技术。

4 展望

应用分子生物学技术在一定程度上能够为中药现代化的实现创造良好条件,且随着研究的进一步深入,在中医药领域通过应用这一高新技术必然会产生巨大的影响,所产生的经济效益、社会效益无法估量,且这是高科技发展的一个重要焦点。基于此,为进一步推动中药现代化就需要将现代生物工程高新技术应用到GAP中草药生产中。而在整个中药事业中,中草药作为一个至关重要的领域,为进一步变革发展与研究中药材就需要将高科技生物工程技术积极的引进与导入,由此会极大的促进中药材的长远发展,还能够更好的利用整个中药传统研究与开发利用,从而才能进一步实现质的飞跃。

5 结语

中药材作为一种重要的药用植物来源,可以实现对多种成品药物的制备,其安全、稳定、有效能够与传统中医药要求相符,且也GAP管理所一直追求的目标。GAP管理的任务在于通过制定相关标准规范和多个项目的检查,能够立足于安全的角度上实现对中药材的种植、培育、加工、保存,并在研发、开采、生产过程中严格按照国际所认可的各项标准规范,然后强化监控、调节各个环节。换言之,GAP能够将传统中药材本身所具有的优势充分凸显出来,且能够有机结合现代科学技术,确保原材料来源的可靠性,实现对良好药用植物生长环境的有效营造。