中藥生物指紋圖譜調研報告

一、中藥生物指紋圖譜簡介

中藥生物指紋圖譜（biologicalfingerprintofTCM）是利用基因組學和蛋白組學

技術研究藥材基因型特征和中藥作用于特定生物細胞后引起基因和蛋白的表達

的變化規(guī)律和作用機制，從分子水平上揭示中藥、中藥與生物的細胞作用后的基

因與蛋白的表達特征，研究解決化學成分和藥理作用、藥效活性的相關性，是中

藥指紋圖譜研究的一個重要方面和最高級階段。主要包括中藥基因組學指紋圖

譜、中藥蛋白組學指紋圖譜和中藥材DNA指紋圖譜[1]。

目前，由于宏觀上中藥作用靶點和作用機制的多樣性及對基因作用的多樣

性，中藥基因組學指紋圖譜和蛋白質組學指紋圖譜可反映中藥制劑作用于某特定

細胞或動物后所引起的基因或蛋白的特定構象的復雜變化情況。這兩種指紋圖譜

可稱為生物活性指紋圖譜。這種指紋圖譜不但包含了化學信息，也體現(xiàn)了和此相

關的藥效、臨床療效等生物醫(yī)藥信息，通過比較不同蛋白質、基因指紋圖譜體現(xiàn)

的不同藥效結果，就可確定何種物質基礎(化學成分)是該中藥制劑的最佳方

式，而且為解決中藥研究中缺乏標準品的難題提供了一條可行之路[1]。目前，中

藥基因組學和蛋白質組學有關指紋圖譜的研究工作正在開展。中藥蛋白質組學及

基因組學指紋圖譜可從分子水平上豐富整個中藥指紋圖譜研究體系。無論是中成

藥二次開發(fā)，還是中藥新藥研究，都有一個關鍵問題需要解決--逐步在分子水平

上研究解決化學成分(物質基礎)和藥理作用、藥效活性的相關性。而其中，通過

蛋白質組學的研究得到的蛋白質組學指紋圖譜又具有很高的說服力。

中藥材DNA指紋圖譜多運用聚合酶鏈反應(PCR)從不同生物樣品中人工

合成DNA片段,這種DNA片段的大小、數(shù)目因不同生物而異,因而稱之為

DNA指紋圖譜。由于DNA分子標記技術直接分析的是生物遺傳因子而非表現(xiàn)

型,所以結果可不受環(huán)境因素、樣品狀態(tài)和材料來源等外界條件的影響,因此為

中藥品種鑒別中極為可靠的手段。隨著分子生物學技術的發(fā)展,已有文獻報道用

DNA指紋圖譜作為藥材的鑒定方法.李曉波[2]等人的研究預示DNA指紋技術正

在逐漸成為中藥鑒定的一種新方法。DNA指紋圖譜由于其特點，無法客觀反映

藥用植物因外部環(huán)境影響基因表達造成的藥效成分含量的差異，只能用于藥材種

質資源的考察。對于DNA指紋技術在中藥材鑒定方面的推廣和普及的關健是

降低檢測成本和簡化操作過程。目前，應用于中藥質量研究的DNA分析技術主

要有分子雜交和PCR兩方面。前者有以低拷貝序列基因為對象的RFLP(限制性

內切酶片段長度多態(tài)性),以中度重復序列為對象的衛(wèi)星DNA指紋圖，后者有

RAPD(隨機擴增多態(tài)性DNA)，AFLP(擴增片斷長度多態(tài)性)和DNA測序等。

二、中藥生物指紋圖譜應用

中藥譜效關系研究彌補了目前以化學指紋圖譜控制中藥質量時與藥效脫鉤

的不足，可為中藥質量控制提供更為科學有效的數(shù)據(jù)。但是中藥譜效關系研究需

要制備足夠量的樣品開展藥理實驗，因此不適于中藥復雜體系效應成分的高通量

篩選與確證。為此，高通量篩選中藥效應成分的生物指紋圖譜技術的出現(xiàn)為中藥

有效性評價提供了另一思路和方法。生物譜法是應用最早的生物指紋圖譜技

術，包括分子生物譜、生物膜譜和細胞生物譜等，其基本原理是將生物大

分子或靶體甚至細胞(酶、受體、DNA、仿生物膜、細胞等)固著于譜擔體上，

作為一種生物活性填料用于液相譜，形成一種能夠模擬藥物與生物大分子、靶

體或細胞相互作用的譜系統(tǒng)，這樣就可以利用譜參數(shù)快速、精確、穩(wěn)定地表

征藥物與生物大分子靶體或細胞間的相互作用。由于能與生物體系發(fā)生相互作用

是化學成分發(fā)揮藥效的前提，因此可借此從復雜的中藥化學成分中篩選潛在的效

應成分(組)。例如，孔亮等[3]根據(jù)不同藥物與人血清白蛋白(HSA)結合力的差異，

應用HSA分子生物譜分析中藥活性成分。在相同的譜條件下，用HSA柱分

別分離了當歸、黃芪、川芎和赤芍四種單味中藥的水提物，發(fā)現(xiàn)它們的分離情況

各有特征。當歸、黃芪譜圖中各有4個明顯的保留組分，赤芍譜圖中有2個保

留組分。與HPLC相比，HSA分子生物譜排除了大量非作用成分的干擾，同時，

與HSA的相互作用可表征化學成分在體內的分布、代謝及排泄等過程。為此，

HSA分子生物譜法可用于篩選中藥中可能的生物活性成分。

目前，對中藥生物指紋圖譜的研究開展較少，較成熟的方法有聚丙烯酰胺凝

膠電泳（PAGE）同工酶法和隨機擴增多態(tài)DNA技術（RAPD）等方法。

石俊英等［4］在國內首先將PAGE法應用于植物、動物類中藥材的真?zhèn)舞b別。

DNA指紋圖譜技術比傳統(tǒng)的四大鑒別方法更為準確、客觀，適用范圍更廣，

非常適合于近緣種、易混淆品種、珍稀品種、動物藥材、破碎藥材、陳舊藥材、

腐爛藥材及樣品量極為有限的植物模式標本、中藥出土標本、古化石標本等珍貴

樣品的鑒定[5]。它不僅能區(qū)分相近物種(同科、同屬不同種)，而且可以檢測外型

極為相似的同種中不同變種、變型、品系、乃至個體之間的DNA的細微變異。

這一技術近年來正越來越廣泛地被應用于中藥材鑒別，道地藥材的鑒定以及動、

植物中藥種質資源和遺傳育種的研究中,并且取得了令人矚目的成果。Mizukami

比較分析了當歸Angelicaacutiloba(.)Kitag.、三島柴胡Bupleurum

.和珊瑚菜texMiq.的5S

rRNA基因的間隔區(qū)的堿基序列，針對該DNA片斷的序列差異，選用限制性內

切酶HindⅢ消化PCR產(chǎn)物，所獲得的圖譜可鑒別此3種藥材[6]。王建云等從雞內

金類藥材中提取DNA，采用cyt2b基因PCR特異擴增,DNA測序得到約143個堿基

的序列片斷，其中36個堿基的差異可以明確區(qū)分外觀十分相似的雞內金與鴨內金

[7]。王義權等在蛇類藥材的cytb基因片斷序列分析基礎上，設計了金錢白花蛇PCR

鑒別的一對高特異性引物BuL-Ⅰ和BuH-Ⅰ，用此引物能在藥材粉末中檢測出被

檢樣品中是否含有金錢白花蛇[8]。Hashimoto等[9]用PCR方法擴增了鹿茸、蝮蛇

和海馬的12SrRNA和cytb基因片斷，并對鹿茸的PCR產(chǎn)物進行了測序，經(jīng)電泳

檢測可達到鑒別的目的，同時還建立了制劑中鹿茸的檢測方法。

中藥材真?zhèn)舞b別及品種鑒定是目前DNA指紋圖譜技術在中藥研究中應用最

多的一個領域。目前藥材市場上還大量存在不同替代品混用的現(xiàn)象，不同地區(qū)同

名異物入藥，或是緊俏藥材使用其近緣植物入藥，甚至使用其它偽品假冒名貴藥

材。盡管藥材在干燥過程中DNA有所降解，但干品仍然帶有足夠多的DNA信息

特別是穩(wěn)定的小分子帶，可供鑒別藥材使用[10]，因此，不論新鮮藥材還是干品飲

片，或是不同藥用部位，通過DNA指紋圖譜技術皆能準確予以鑒別。近年來這

方面的研究較多，如人參、西洋參的鑒別[11]，西洋參及其偽品的鑒別[12]，人參

不同栽培品種鑒定[13]，山參、園參與西洋參指紋圖鑒別[14]，厚樸及其偽品的鑒

別[15]，大黃正偽品的鑒別[16]，不同產(chǎn)地牛蒡子DNA指紋圖譜鑒別[17]，金銀花品

種鑒定[18]。

中藥材的質量除了與藥材特定的生長環(huán)境和特殊的采收加工技術有關外，還

與該藥材產(chǎn)區(qū)內這一物種的地方種或居中遺傳上的特殊性有關，這就是藥材

的“道地性”。但以前對道地藥材“道地性”的研究僅限于化學、藥理學方面。通過

DNA分子手段和化學、藥理學手段結合對道地藥材進行研究，并進一步對遺傳

因素和環(huán)境因素在藥用植物有效成分形成中的地位及其相互作用的關系進行研

究，能更好地對道地藥材、名優(yōu)藥材進行品質評價，這對指導道地藥材的科學栽

培、飼養(yǎng)和藥用優(yōu)良品種的選育具有重要意義。李萍等［19］用SDS法提取金銀花

（FlosLonicerajaponica）不同居、外類細氈毛忍冬（L．simitis）和山銀花

（L．confusa）的總DNA，進行5S-rRNA基因間區(qū)的PCR擴增和測序，并用軟件

Mega進行分析。結果顯示，LoniceraL．屬植物5S-rRNA基因間區(qū)約210bp，其

中G+C含量較高，達70%左右；不同居的ca堿基序列有差別，通過測序

可以進行鑒別。L．confusa與L．japonica間的遺傳距離較大。種間5S-rRNA基因

間區(qū)的序列差異大于種內；道地藥材之間的遺傳距離較??；道地與非道地藥材之

間的遺傳距離大于道地藥材之間的遺傳距離?？梢娡ㄟ^對道地藥材DNA指紋的

認定，還可提供劃分藥材檔次的分子標記。

三、結語

化學指紋圖譜反映中藥的質量優(yōu)劣，而生物指紋圖譜反映中藥的品種真?zhèn)巍?/p>

從中藥的遺傳物質到化學活性成分的系列研究，以生物遺傳數(shù)據(jù)庫、化學成分數(shù)

據(jù)庫為基礎，運用數(shù)學方法建立多元統(tǒng)計模型，可體現(xiàn)出中藥生物信息與化學信

息的復雜關聯(lián)，創(chuàng)立全新的中藥鑒別和質量評價體系。

從中藥新藥研究出發(fā)，可在開始研究階段，即同時進行化學成分指紋圖譜和

生物指紋圖譜的研究，一舉達到建立同時體現(xiàn)化學和分子生物指紋圖譜。這樣，

中藥新藥開發(fā)研究乃至整個中醫(yī)藥理論將會增添更多的方法和內容，實現(xiàn)中醫(yī)藥

理論質的飛躍。

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