广州中医药大学一篇转基因研究的论文—就是这些人在努力消灭中医

转基因中药的发展及评价
周联 董燕
广州中医药大学临床药理研究所 (广东广州510405)
摘要:应用生物技术改良中药品种、优化种质资源已逐渐成为中药研究的重要方向之一。而植物基因工程育种
具有周期短、定向性和精确性等优点,在改良药用植物、丰富中药资源、提高抗病性和抗逆性、培养高天然药
物含量的新型转基因药材中有着诱人的应用前景,对中药现代化和可持续发展具有重要意义。但中药(植物)
是防治疾病的药材,有别于其他经济作物,不仅存在转基因作物方面的安全问题,还存在药用价值是否改变的
问题,所以,解决转基因中药安全性评价问题有利于基因工程技术在中药资源研究中的应用。
关键词:中药;转基因;评价
中图分类号:R282.71 Q812 文献标识码:A 文章编号:1007-9203(2007)03—0173—03
我国野生药用植物种质资源丰富,但长期的采挖使许多药用资源濒于枯竭,供求矛盾突出,而发展人工栽培可缓解这一矛盾。但离开野生环境与生长状态,在大面积集中栽培条件下就出现了抗病性下降、有效成分减少的问题,老产区随着种植年限的增加,病虫害也越加严重。因而,应用生物技术改良中药品种、优化种质资源已逐渐成为中药研究的重要方向之一。同时,也符合我国《中药材生产质量管理规范》(GAP)提出生产“安全、高效、质量稳定、可控”的绿色中药材的目标。植物基因工程育种具有周期短、定向性和精确性等优点,在改良药用植物、丰富中药资源、提高抗病性和抗逆性、培养高天然药物含量的新型转基因药材中有着诱人的应用前景,对中药现代化和可持续发展具有重要意义。中药(植物)是防治疾病的药材,有别于其他经济作物,不仅存在转基因作物方面的安全问题,还存在药用价值是否改变的问题,如果转基因引起药材有效成分改变则丧失其使用价值。由此转基因中药与其他转基因作物在安全性评价方面既有共性,也有其特殊性。事实上,这确实是许多人担心的问题,以至于当今最为活跃的基因工程技术并未
广泛应用于中药资源和品种改良方面的研究中。所以,解决转基因中药安全性评价问题有利于基因工程技术在中药资源研究中的应用。
l 转基因植物产业概况
自1983年世界首例转基因植物烟草培育成功以来,1986年转基因农作物获准进入田间试验,1994年美国批准延熟保鲜转基因番茄的商品化生产,至1996年后全球转基因作物产业化迅速发展。2004年,全球转基因作物种植总面积达8100万公顷,比1996年增长了47倍,比2003年的6770万公顷增长了1 330万公顷,种植的国家为17个。2004年全球转基因作物市场的市场价值(转基因种子的销售价加服务技术费)约为47.0亿美元,在1996至2004年的9年期间,其累加的全球市场价值为240亿美元E13。2005年全球生物技术作物市场为52.5亿美元,全球21个国家共种植l3亿亩转基因作物,美国农田的1/3、阿根廷和巴拉圭农田的一多半,都已种植转基因作物。巴西、中国和印度的转基因作物数量比2004年有大幅度增加。
2 基因工程技术在中药研究中的应用
我国是中药大国,中药是我国民族文化中的瑰宝,要很好地传承和发展,不可避免地要应用现代生物技术成果。目前,基因工程技术在经济作物中的应用已产生了巨大经济效益,但基因工程技术尚未给中药带来巨大效益,在这一领域的巨大发展潜力也是不言而喻的。当前,转基因技术在中药(植物)的应用主要包括以下方面:第一,通过改良中药品种,提高产量和有效成分的含量,减少有害成分的含量。尽管复方用药是中医的特色,但随着化学分析水平的提高和研究的深入,对中药材中有效成分也会越来越清楚,通过生物技术改良品种有可能达到提高有效成分的目的。同样,随着药品安全性评价(GI P)的实施,不少中药材已被发现含有有毒成分,这些也可考虑借助生物技术解决。第二,在中药规范化和规模化的要求下,实施维普资讯 tp://www.cqvip.com
174 lJ 2007年3月第15卷第3 医药管理杂志Chinese Journal 0fGAP势在必行,而大规模种植就会出现类似于现有经济作物大规模种植的病害问题,目前,已有提高中药植物抗病害的研究报道。此外,培育中药基因工程新品种还可以解决药材的耐寒、耐热、耐旱和缩短生长期等诸多问题。第三,中药资源的可持续利用是中医药发展的根本,从现有技术分析,基因工程技术是拯救濒危中药的重要手段。我国已对多种中药植物进行了转基因研究,如利用根癌农杆菌将半夏凝集素基因导入百合基因组中,培育出抗蚜虫能力增强的转基因植株l2 ;将天蚕抗菌肽B基因转化广藿香,培育抗青枯病能力增强的转基因植株l3 ;培育表达小鼠金属硫蛋白一I基因的枸杞,获得富集锌的集枸杞药用价值与锌元素的营养价值于一身的新品种[4]。其他在巴戟天、枳壳、黄芪、菘蓝等中药中也已进行了转基因研究。目前对药用植物有效成分生物合成的基因调控研究进展迅速,已经克隆了抗肿瘤药物紫杉醇、长春新碱、长春花碱、抗菌药紫草宁、抗疟疾药青蒿素及镇痛药吗啡等次生代谢谢产物的生物合成相关酶的基因。随着对代谢谢途径限速步骤的阐明和基因工程的发展,通过对基因启动子的置换、构建强有力的组成型启动子,使限速酶在转基因细胞中高效表达,或采用激活剂激活关键酶基因的表达,实现对代谢谢途径的调节从而大大提高代谢谢物产量。世界上对药用植物基因工程研究的范围和深度都在不断加强,国外对薄荷改善代谢谢途径、提高挥发油产量的研究已进入应用阶段,我国虽然在中药基因工程中的研究已涉及多种植株,但进行评价和种植应用研究的尚未见报道。
3 转基因植物食品的安全性评价
植物基因工程技术日趋成熟,在经济作物中的应用已产生巨大经济效益,由于转基因存在着不确定性,其安全性问题也成为社会关注的焦点。人们对转基因植物食品的安全性的担忧主要有2个方面,一是对人体健康的食用安全性,二是对生态环境的安全性。食用安全性评价的主要内容包括基因供体、基因受体、插入基因载体、重组DNA修饰过程、预期表达产物和插入基因引起的非预期效应,转基因食品的营养与毒性、潜在的致敏性、可能产生的耐药菌株等。1990年第一届联合国粮农组织(FAO)/世界卫生组织(WH0)生物技术食品安全性的国际专家咨询会议认为,基于毒性分析的传统食品安全陛评价,并不一定完全适合于生物技术产品,生物技术产品的安全性需根据其分子、生物学及化学性质来决定l5]。1993年经济合作与发展组织(OECD)首次提出了实质等同性原则,其含义是在评价生物技术产生的新食品和食品成分的安全性时,现有的食品或食品来源生物可以作为比较的基础[6]。1996年和2000年,FAO、wHO和OECD进一步认为“等同实质性”原则可作为“转基因食品安全评价的基本框架”。运用实质等同性概念来形成一个多学科的体系进行安全性评价是目前的主流观点。自该原则发表以来,已有耐草甘膦大豆等5O多种转基因作物相继通过以实质等同性原则为依据的安全性评价 。在具体的实施过程中,国外已有一些报道,例如:在关键性营养成分分析中,美国孟山都公司将转草甘膦抗性基因的大豆与传统大豆品种的营养成分相比,未发现明显差异;在毒性分析中,孟山都公司对延迟成熟的转基因番茄进行了小鼠急性毒性试验,剂量为602mg/kg,超过了平时进食量的5 000倍,未发现对小鼠有任何影响;在过敏性分析中,转巴西坚果2s清蛋白基因的大豆有致敏性,随即中止了该项目;此外,还需要对标记基因和报告基因的安全性进行评价。目前已有的抗生素抗性基因,如npt II已经通过了安全性评价,而选用通过安全性评价的标记基因,或研究开发和应用删除抗性标记基因的新技术均可避免抗性标记基因带来的安全性问题。我国是转基因农产品研究开发的大国之一,目前转基因植物的种植量位居全球第4位,做好国产与进口转基因食品上市前的食用安全性评价工作是我国食品安全战略的重要组成部分。为此,1993年我国发布了《基因工程安全管理办法》,随后农业部又分别于1996、2001年颁布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》和《农业转基因生物安全管理条例》,这些都表明我国政府重视转基因作物的生物安全问题。而同时应该看到,我国生物技术和安全性研究处于不断发展、不断完善的阶段,应借鉴国际上已有的经验、数据,结合我国国情,加强生物安全评价、检测、监测和控制措施的基础性研究。4 中药基因工程新品种的评价虽然国际上已基本确立转基因植物食品的安全性评价原则,并形成系列评价方法,我国亦建立了相应的法规和管理办法,但作为中药这种特殊用途的植物,有别于提供营养的食品,除了转基因食品维普资讯 http://www.cqvip.com中医药管理杂志chinese Jouma1 of 2007年3月第15卷第3期ff 175中的安全问题之外,还存在转基因对药材品质和有效性的影响问题。考虑到中药的特殊性和目前缺乏对中药基因工程新品种评价的研究背景,我们应该在逐步建立和完善针对转基因中药的安全性评价和管理办法的同时,系统地开展和加强对中药基因工程新品种评价的基础研究,为建立系统的中药基因工程新品种的评价方法提供依据。只有对转基因中药的安全l生和有效性问题作出明确的回答,才能解决限制我国发展转基因中药产业的瓶颈问题。在目前尚未形成针对转基因中药评价的独特体系的情况下,可否借鉴转基因食品(作物)的实质等同性评价原则呢?由于外源基因的插入可能引起对原有基因表达的干扰,使原来未表达的基因表达,或原有的基因表达下调或不表达。基因和蛋白表达的有效的微小变化会在代谢谢物上得到放大,而中药植株中的代谢谢产物正是中药的药效成分所在。而中药具有多成分的协调、互补和制约的特点,就像食品的风味和营养是其相对固定的组成比例和浓度构成的。当然,对现有实质等同性原则、评价方法的借鉴不能是简单的套用,对中药进行安全性评价的同时,还要注重有效性的评价。在具体实施过程中,可以从实验室基础研究开始。即前期的研究应在大田释放前、实验室阶段开展系统的基础研究,采用分子生物学技术、中药化学分析、化学成分功能分析、毒理学分析、药理和药效学分析,结合生物信息学等多学科分析技术从基因组、蛋白质组、代谢谢组、功能活性等进行多层次、多角度的分析,力求较全面揭示外源基因对药材品质的影响,建立针对转基因中药这一特定药用植物的前期安全性评价方法与标准应是发展转基因中药的近期任务。总体来说,目前中药基因工程的研究相对较少,进展也缓慢。正是由于缺乏对中药转基因品种评价的基本方法和依据,使基因工程技术在中药中的应用“裹足不前”,在生物技术迅猛发展的今天,如何更好地利用这一技术发展中药资源是中药研究者的责任。因此,目前要进行转基因中药安全性研究,只有加大相关研究和投入力度,建立一个科学系统的评价转基因中药安全性、有效性的方法与标准,才能使转基因中药得到健康发展,也使我国在基因工程中药研究中处于世界领先地位。
参考文献
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