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成都这个“国字号”实验室 藏着中药的“诺亚方舟

   2021-02-23 四川日报962
核心提示:研究人员在做实验分装好的种子正在干燥间恒温恒湿的条件下慢慢脱水。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,


研究人员在做实验


分装好的种子正在干燥间恒温恒湿的条件下慢慢脱水。

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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