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成都这个“国字号”实验室 藏着中药的“诺亚方舟”

作者: 浏览:252次 时间:2021-02-23 10:03:27

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在成都中医药大学温江校区西北边,一栋平平无奇的科研楼下,藏着一个“巨型冰箱”,里面存放着3万多份来自全国20多个省市的中药种子。这是全球最大的中药种质资源单体库,是中药的“诺亚方舟”,也是该校西南特色中药资源重点实验室入选“国家队”的支撑。这个实验室是科技部近日发文批准在川建设的2家省部共建国家重点实验室之一。

西南特色中药资源国家重点实验室的研究方向,除了西南特色中药资源的种质保存与创新外,还包含中药的多维评价、中药资源的转化机制与调控等。

近日,记者到成都中医药大学探访了这个新晋“国家队”成员。

探奇

中药的“诺亚方舟”长啥样?

进入国家中药种质资源库大楼,走下旋转的楼梯到达地下一层,再穿过几扇厚重的铁门,一阵寒意袭来。药学院副院长裴瑾教授提醒,“这里就是中药的‘诺亚方舟’了”。之所以将其比喻为拯救生命的诺亚方舟,是因为这是国家中药战略储备库,收集了来自全国20多个省市的3万多份种质资源。走廊两侧,明晃晃的厚重不锈钢库体将这些中药种子分隔在恒温恒湿的环境中。

环顾这个资源库,简直就像一个超大型的“地下冰库”,三个库区常年维持着-18℃、-4℃、4℃的温度,分别为长期库、中期库和短期库。此外还有种质圃、离体库及DNA库等,形成了有机融合的保存体系。这其中,短期库和中期库主要是研究库体,保存着研究用种质资源,而长期库作为基础库,“放进去的种质资源就不能动了,一粒种子也不能拿出来。”按照设计,长期库内的种子50年后,依然要保持生命活力。怎么才能做到?脱水、低温、冷冻。

维护人员杜明胜用指纹识别打开了一个干燥间,“这是技术难度最大的区域,又被称为‘双15间’。”温度恒温为15℃、湿度始终保持在15%。进入库内的种子,都要先在这个低温低湿的环境下进行细致分装、干燥,达到要求后,再送到库区保存。

经允许,记者进入了-4℃的中期库。在存放架上,一排排玻璃材质的密封储物瓶满满当当。封存在密封纸袋中的中药种子,通过脱水、低温、冷冻方式,静静地保存活力,若干年后,一旦需要它们就能破土而出。

由于库区安装着远程监控设备,实验室核心成员可以通过手机,随时监控库体运行情况,一旦温度、湿度出现异常,会马上采取紧急措施。库区内还专门划出一片区域,用于存放珍稀濒危物种。裴瑾说:“我们还在全力搜集,未来希望这块区域越来越大。”

据成都中医药大学副校长、实验室主任彭成教授介绍,这样的体系构建和保存模式,是借鉴了英国皇家植物园(邱园)中的“千年种子银行”。英国皇家植物园邱园KEW始建于1759年,2000年邱园发起了“千年种子库(Millennium Seed Bank)”计划,是目前全球最大、保存物种最多样化的种子银行,保存的种子数量超过20亿颗,理论上保存期限可以长达数千年。2012年,在种质资源库获批建设后,彭成曾带队前往英国学习,相关技术人员也在邱园接受了培训,“就连储存种子的玻璃瓶,也是从英国漂洋过海而来。”

不仅是储存,在一楼大厅内,存放着部分种子和它们珍贵的档案资料,楼上还有各类实验室。彭成说,这个资源库承担着川产药材道地性的大数据机理、特色品种的基因组学、高寒濒危稀有药材野生变家种的生物繁育等重大攻关研究。

系统

成果带动直接经济产值近100亿元

四川是中医药文化发祥地之一,享有“中医之乡、中药之库”的美誉。全国第三次中药资源普查数据显示,中药有12807种。如今四川有中药7290多种,常用中药中,川产中药占比超过80%,业界有“无川不成方”之说。

实验室正是依托四川丰富的中药资源,大力开展西部道地药材系统研究与综合开发,支撑四川中药产业发展。

药多不是核心优势,关键要优。彭成说,要成为优质道地药材有五大要素,即优良的种质资源、适宜的生长环境、规范的生产加工体系、显著的临床疗效和中华人文思想。以此为蓝本,彭成首创系统中药学,提出中药“品质制性效用”多维评价模式。该模式用系统的思维,从品种到质量,到制药,到药性,到药效和临床使用,整个链条拉通,对中药材进行全产业链的研究。“中医药的好,总要让大家知道才是真的好。”彭成说,要用现代科学技术、手段、方法来解析内在重要的科学内涵和原理。

道理简单,背后却是极精密的研究。这涉及中药从种子到成药的全过程:生长阶段,所需的光照、水分、微生物环境、栽培技术,加工阶段的炮制工艺,毒效整合,临床使用剂量效果,乃至每个药材背后的历史故事。

有了这种研究思路,实验室进行了川附子、川贝母、川麦冬等几十个西南道地药材开发和大宗药材的系统研究。他们与数十家西南知名企业合作,在成功研制一批有重大影响和效益的中药新药之外,还对具有重大市场影响力的中成药进行二次开发研究,带来的直接经济效益就近100亿元,极大推动了四川中药产业发展。

研究成果的不断转化为市场新品,客观上也推动了中医药走出国门。裴瑾说,中医药出国有很多壁垒,首先要克服的就是“标准壁垒”。为此,实验室与药企合作,进行了很多努力。如,在三七通舒胶囊的二次开发研究中,就是按照欧盟要求制定了原料药标准,成功完成了该药的欧盟完整注册,并进入了《德国药品法典》。在药学界众所周知的是,德国药典要求极为苛刻,三七通舒胶囊能成为中国第一个进入其药典的中药原料药,为我国以后有自主知识产权的中药闯关西方市场奠定了基础。

中药中有很多相反相成的物质,有时加工方式不同,药效截然相反。比如被称为“药中将军”的大黄,它是有名的泻下药,常用于通便,但大黄又含有鞣质等成分,同时具有收敛作用。同样,益母草在《诗经》中有记载,具有活血调经作用,但它又含有一类生物碱,能起到缩宫止血作用。怎样才能提升药效,减弱毒性?彭成团队率先在我国开创了中药毒理学这个学科,提出“毒性物质基础、毒作用机制、控毒方法体系”的安全性评价模式。

作为“国重”,善于进行物种转化,形成新的优势品种始终是最重要的研究课题,这方面,实验室取得了不少成果。比如,过去药用益母草大多出自河南、浙江,而彭成团队研究发现,凉山冕宁境内在清代也有过益母草种植,有效成分比药典中规定的含量高出4倍-11倍,于是,实验室联合澳门科技大学、中国中医科学院中医临床基础医学研究所等单位,培育出了“川益一号”益母草,并获得国家的GAP认证。

近年来,实验室还牵头制定提升四川省地方中药材质量标准,新增品种达51个。此外,对川帮炮制的理论和技术进行了全面传承和创新,围绕100个品种和100个品规的花、叶及全草类等开展炮制关键技术与产业化的攻关研究。

未来

对抗超级耐药细菌药物有望在这里诞生

记者探访时正值寒假,校园里静悄悄,可实验室却是一片忙碌。会议室里,药学院院长傅超美教授,正带着团队和中药质量研究国家重点实验室澳门大学团队的同行,通过视频会议切磋交流。而楼下,数十个房间被研究生们挤得满满当当,他们在自己的研究方向上各自努力着,细胞动力学、多功能成像、血液与生化检测、小动物活体成像……各类实验马不停蹄地进行。

彭成打趣道:“高兴三五天,辛苦三五年;高兴一阵子,辛苦一辈子。”国家重点实验室的末位淘汰制,让评上了“国重”后的团队压力更大了。

谈及实验室的发展方向,团队已有谋划。种质资源库,不光是保存,还要研究植物的全基因图谱,研究其中的关键基因、次生代谢产物、药物发生作用的物质,用工程的方法来解决药性研究问题。

在药物发现方面,目前该实验室已参与到抗耐药菌研究的国家重大专项中。对抗超级耐药细菌,是全世界面临的难题,也是未来有望产生原始创新的研究方向。彭成说,目前实验室已提出了抗耐药菌发现的模式,发现了一些中药的对抗超级耐药细菌的有效部位和成分,正在针对这些部位做增强药效、降低毒性的衍生合成研究。

如何看待一些社会公众对中医药的“误读”?彭成说,这与目前中医药从业者良莠不齐有关。现在分科越来越细、手段越来越多,融通越来越少,导致拥有系统思维的人越来越少。真正的“大医、大家、大师”应具有哲学思辨的头脑、国学的底蕴、精深的专业知识,并掌握了现代科学思维原理与技术方法。中医药不仅是中国古代科学的瑰宝,而且在当代闪烁着智慧的光芒。“作为中医药人,我们要把中医药传承好、发展好、利用好,要用现代思维方式和话语体系表述中医药的深奥内涵,为人类健康做出贡献。”

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