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【交流】“运用崭新生物技术 开发天然药物”注释
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“运用崭新生物技术开发天然药物”注释 有些人对此帖子的内容持怀疑和否定的态度。下面我就此帖子的有关问题进行注释。 上世纪末有些生物技术科研工作者就开始关注复合（组合）微生物发酵技术的研究，随着分子生物学、遗传学、基因工程、酶工程和发酵技术的快速发展，逐步了解一些组合微生物中不同种群之间的共生关系的营养需求的互补性以及代谢的时序性。而在基因水平上，探索了组合生物催化和组合生物合成，这些都是近几年形成的一种新的研究思路。 组合生物催化是将具有不同催化功能的多个催化体系（包括酶和整体细胞）结合起来，通过多步生物转化反应，生成大量取代方式各异的转化产物。即形成分子多样性；或是利用催化酶比较宽泛的底物特异性，同时催化多种底物发生类似的化学反应。虽然组合生物催化只是最近才加入到合成化学的领域中，但是它在自然界可能已经存在了几百万年，自然界通过不同的酶来催化大量的反应，从而合成非平行的结构复杂的生物分子。 组合生物合成是在基因水平上结合不同物种的代谢途径的一种方法。药用植物中次生代谢途径在两种（即大肠杆菌和酿酒酵母）微生物中往往并不存在，或者不完全存在，两种微生物中也有所不同。因此要用这两种微生物进行代谢调控，通常需要将一整条合成途径或者一部分连续的合成途径全部转入微生物中进行表达，这既是应用这两种微生物作为组合生物合成的载体时的主要思路，但是限制这一技术应用的主要原因，是因为很多化合物的生物合成途径不是完全清楚，相关的基因还没有完全找到。什么办？我认为以某植物内生的、顶级的微生物群落作为组合生物合成的载体来解决上述问题。植物内生的、顶级的微生物群落是一个成熟的、稳定的微生物群落，群落中种群间的生物催化、生物合成往往具有协同效应。从而能对植物次生代谢进行调控，是因为群落能将发酵技术、组合生物催化和组成生物合成等技术的天然内部联系紧密结合起来，通过共生关系，帮助我们建立异源表达的“超级”宿主-载体系统，并在整体协调的生物合成上产生结构复杂的、有活性的天然药物。且以此为手段实现工业化生产活性天然药物。由上述可知，发现了某植物内生的、顶级的微生物群落，对推动生物技术的发展具有极其重大意义。 我国有一种独特的生产工艺，过去常被称为固体发酵，最早在2500年前已采用农副产品如麦麸等和中药如青蒿等混合，自然生长酵母菌等，最后制成著名中药“神曲”，沿用至今，但此后长期以来并无发展。中药的“神曲”采用新鲜药材经酵母菌等自然发酵而成；虫草是蝙蝠娥幼虫经虫草菌感染发酵而成；僵蚕是家蚕经白僵菌感染发酵而成，还有半夏曲、沉香曲等。这些经典药物是经微生物发酵后产生新的药物活性，其中虫草是非常名贵的中药。 随着生物技术快速发展，为了最大限度的发挥微生物在药物中的潜在效能。根据我发现的某植物内生的、顶级的微生物群落的特性，使这一群落在特定环境条件下能迅速侵染到药用植物的外植体的组织和细胞中，同时进行发酵，与外植体形成共生关系，在群落与外植体的相互作用中群落进行自身改良，从而获得产药用植物有效成分的代谢途径。用这样改良菌种对家蚕进行上述同样的侵染和发酵（固体发酵），制备出产药用植物有效成分的药用“蚕”来。甚至再加上组合生物催化和组合生物合成，还会形成丰富多样的次生代谢产物以及新的化合物。 因此，通过运用这种崭新生物技术开发各式各样的天然药物以及炮制的中药，一方面，可以比一般的物理或化学的炮制中药的手段更大幅度地改变药性，提高疗效，降低毒副作用，扩大适应症；另一方面，不仅可以保护和增殖濒危珍稀中药材，大量生产高品质的地道药材和药用活性成分，提高药材活性成分的含量，而且可以控制中药产品的质量，更好地阐明药效物质基础。 总之，利用这一崭新生物技术开发天然药物以及炮制中药都具有广阔的发展前景。云南省微生物研究所和南京中医学院在微生物发酵中药方面已经取得了一定的成果和进展。可以预见，通过努力，运用崭新生物技术可开发出更多有活性的天然药物。利用崭新生物技术发酵中药必将对扩大中药治疗范围、剂型改进，创制新药方面提供新的技术手段，为中药吸取现代科技成果提供新途径，给中药开发注入新的活力，为中药走向世界，造福全人类起着进一步的推动作用。 |
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