本草物质组:香山科学会议第323次学术讨论会综述
中医药是中华民族宝贵的文化遗产,有着浓厚的文化底蕴和社会基础,同时又具有丰富的实践经验、确切的临床疗效和完整的系统理论,为中华民族的健康与繁衍做出了不可磨灭的贡献。目前国家对中药研究十分重视,但面临的问题也很多。以怎样的思路开展中医药的研究,如何高效地推动中医药的发展,这些问题长期困扰着研究工作者,也是管理者们一直关心的问题。本草物质组研究是中药研究的新思路。本草物质组计划旨在全面解析中药物质组成、结构和功能,构建本草物质资源库,阐述中药的多组分多靶点整合调节机制。为了凝练本草物质组的科学目标,细化本草物质组的研究内涵,推进本草物质组立项,香山科学会议于2008年5月20日~22日举行了以“本草物质组”为主题的第323次学术讨论会。会议由梁鑫淼研究员、惠永正研究员、蒋华良研究员和杨胜利院士担任执行主席,邀请了包括中医、药学、系统生物学、信息学在内的多学科、跨领域的专家学者。
梁鑫淼研究员作了题为“本草物质组”的主题评述报告,详细阐述了本草物质组的提出、目标、研究内容、作用和规划等,指出本草物质组是为了满足当前国家对于传统中医药研究的迫切需求,特别是中药有效性、安全性问题的解决而提出的。
本草物质组的研究内容包括本草物质结构组、功能组和中医药理论三大部分。在继承中医药理论与实践的基础上,本草物质结构组专注于中药的物质基础研究,本草物质功能组专注于中药的生物学功能研究,二者协调并举,再结合系统生物学技术和临床再评价,诠释中药多组分多靶点整合调节机制,解读中药的科学性。本草物质组计划并不是以开发结构清楚、药理药效明确的Ⅰ类新药为终极目标,更不是简单地要将中药西化为“西药”,而是希望通过中药“物质基础清晰”这个桥梁,建立中医药理论与西药理论之间的关系,以通俗、通用的语言向世界介绍中医药理论,最终建立国际广泛承认的、以中医理论为指导的创新中药体系。同时,本草物质组在具体计划和实施过程中还要正确处理继承与创新、整体与局部以及中药与西药等矛盾。
报告最后指出,我国具有实施本草物质组的先天优势:1)系统的理论基础和确切的临床疗效,2)丰富的中药资源和人才基础,3)广阔的应用前景。
针对上述主题报告,与会专家进行了广泛的讨论。我国的中药研究在传承的基础上,应充分利用现代科学的创新,才有可能说明中药区别于西药的多成分多靶点的特点,而中药科学性等大科学问题的阐明则必须依赖于国家推动大的科学工程来落实。本草物质组的组学特点体现在五大方面:1)物质基础的组学研究,穷尽中药材的化合物结构;2)大量的微量组分的药理学研究;3)结构生物学研究,筛选和优化活性组分、化合物;4)化合物及组分的代谢组学研究;5)中药信息库的建设,表达、归纳和利用化合物的结构信息。
经过3天会议,与会专家一致认为我国在高效分离技术、药物筛选技术方面都取得了巨大进步,新兴的系统生物学的研究水平也处于国际前沿,这些都为我们解读中药复杂体系提供了有力的保证,同时也是“本草物质组”的重要技术支撑。本草物质组作为中药现代化、国际化的新思路,具有整合的思想,吸收各种学科的先进理念,使其在中药研究中发挥作用,同时操作性强,完全有必要在国家层面上立项。
具体的建议如下:
1) 充分论证与规划,设立国家目标的大科学计划
2) 集成技术与平台,组建“本草物质组”国立研究机构
3) 强化继承与创新,确立本草物质组的引领地位
4) 加强合作与交流,推进本草物质组计划的国际化
一、中医药理论、临床经验传承与本草物质组
本草物质组就是中医药的研究,是一个大中医的研究。本草物质组中的现代中药的研制关键技术应包括:标准组分、组效关系、组分配伍、优化设计,应把复杂系统当成一个整体来研究,通过系统集成的方法来研究各因素对整体性质的影响,强调中药各组分关系的重要性。应以组分中药创制为重点,以技术集成创新为核心,通过产学研结合,集全国之力、紧密联系产业化来推进本草物质组和中药现代化的进程。
本草物质组的主要任务是全面解释化学物质的结构和功能的关系,为中医药现代化奠定基础。中医药现代化是指用现代理论和技术创制中药和实施个性化治疗。现代中药应当是不依赖于经验、可以创制的。中药创新既不能走化学药或植物药路线,也不能走传统饮片配伍路线,组分配伍是一条有效途径。
本草物质组能解决中药绝大多数化学成分的分离与鉴定,中药将成为新药研究开发的新源泉,应在传承中医药理论基础上实施本草物质组。为使本草物质组产生的组分中药能在中医理论指导下应用于临床,他建议传统中医药学家、中药药理与现代药理学家要积极参与到本草物质组的合作研究之中。
专家们认为:本草物质组就是中医药的研究,是一个大中医的研究;中药的药性是一种物理的归类,组分也可以根据这种模式进行药性的定性,但不能以药性制约中药研究;中药分为治病、治证候和治症状三种,三类中药应该有三种评价方法,不能一概而论;中医中药的研究中应解放思想,包容各种研究手段,力求创新,实现发展。
二、高通量/高内涵筛选、作用机理与本草物质功能组
基于计算机算法预测小分子与蛋白质相互作用的高通量计算机虚拟药物筛选方法,为中药小分子与蛋白质网络相互作用研究提供了思路。中药生物指纹分析方法学研究,以生物大分子与中药小分子化合物相互作用研究为主线,介绍了中药生物指纹图谱方法学的两个应用:生物色谱技术和化学蛋白质组学技术。生物色谱技术采用固定化蛋白质或细胞器的亲和色谱研究中药提取物中活性成分在生物体内吸收程度;化学蛋白质组学则采用固定化小分子的亲和色谱研究与该小分子有特异性相互作用的蛋白质,为药物靶点的发现提供新的线索。
国家新药筛选中心的以G蛋白偶联受体为靶点的前沿性工作,建立了高通量和高内涵细胞水平药物筛选平台,用于天然化合物的筛选,并对获得的活性化合物进行深入的机理研究,该方法具有快速、样品量小、灵敏、经济和可靠性高的特点。
题为“对本草物质组计划和中药复方及创新药物研究的思考”的专题发言,认为本草物质组研究的目的在于弄清楚中药的药效物质基础和作用机理,构建组分和成分资源库,为新药创制和后续中药研究提供足够的资源,其瓶颈问题体现于对中医的病、证以及症状的生物学基础的认识和不断提高。
三、高通量制备、表征技术与本草物质结构组
本草物质资源库是本草物质组的重要研究内容,是连接本草结构组、本草功能组以及中医药理论与系统生物学之间的纽带。本草物质资源库的建立可以有效地持续利用中药资源,满足中药活性筛选的需求,保障中药研究过程中信息长期积累性和再次应用性。本草物质组资源库包括组分资源、信息资源和知识资源,体现了高内涵的特征。
要重视中药化学与生物学研究相结合,中药化学研究是中药研究和中药现代化的基础和关键,中药现代化目前存在中药药效物质基础研究太薄弱,化学研究与生物学研究脱节以及简单地将西药筛选模式移植到中药活性研究的问题,而选择合理的药理筛选模型是中药化学与生物学研究相结合的关键。
本草物质组的高通量制备与表征需借助分离材料的发展,结合多种分离模式,以分析指导分离,以分离验证和加强表征,在关键技术上形成突破,形成本草物质基础研究的系统方法学。针对本草物质分离特性,重点发展材料(硅胶、聚合物、金属氧化物等基质和新型键合功能分离材料)的合成方法以及分析方法,建立本草强极性物质库,揭示中药“水煎给药”的奥秘。
四、系统生物学与本草物质组
本草物质组体内整合调节作用的研究可以系统性的“组学”研究策略,借助于系统生物学技术,采集病人的尿液、血液、粪便等样品,对多组分中药干预下的分泌蛋白质组、代谢组和微生物组特性进行测定,建立与中医“辨证施治”平行的一套早期诊断和药物干预评价方法。在采用多种“组学”方法的疾病研究中,代谢组学最适合中医的体内调节作用的研究。
题为“整体系统生物学与中药化学物质组的研究”的报告提出将外界药物干预体系的化学物质组信息纳入到系统生物学体系,就可以构建两个复杂体系相互作用的系统网络模型,揭示药效物质群与生物系统复杂的协同作用关系。应用于中药复方药物和中药材药效物质基础研究,有自上而下和自下而上两种研究模式。
在讨论中,专家指出计算机科学在中医药研究中的重要性。通过诊疗数据库和基于组学的仿真技术,可以指导特殊疾病的用药,预测器官行为,通过分析数据库可指导新药开发过程。有专家建议在本草物质组研究计划中需要考虑建立基于组学的诊断平台和药效平台,着重解决中药的药代动力学和代谢动力学问题,用现代科学技术阐明中药、创制新药。
也有专家建议考虑到中医理论如归经、引经的复杂性,没必要处处受到中医理论的束缚,要以针对重大疾病的复方为主要研究目标。
应重视通过临床验证人体器官中的反应或药效起作用的途径,应抓住传统中药可不经动物而临床应用的特点,研究其物质作用机理。
五、本草物质组的战略目标与政策建议
本草物质组研究将克服西药的单靶点和中药的混沌状态缺陷,实现中医药理论与现代科学技术的融合,成为创立21世纪新医学的基础和应用。该研究要以标志性的成果为导向,以重点创新中药的作用机理研究为点,资源库建设为面,点面结合,多学科交叉,重视物质资源库功能的挖掘。新药创制应以疗效为核心,按天然药物、传统中药、现代中药三条路线进行,需要阐明、丰富和完善中药的作用机理,带动现代中药的发展。
本草物质组研究从中医药临床实践出发到临床中去,以重大疾病为纲,选择常用或有效的中药、药对和方剂进行总设计,体现医药结合、物质与功能结合、基础与应用结合的特点,并注意与973、863计划、重大创新药物研究专项的区别。
与会专家认为本草物质组以传承中医药文化为宗旨,遵循源于传统、高于传统的原则,以中药研究的标准化、资源化、现代化和国际化为目标,力求在现代科学技术发展的基础上,通过技术与方法的创新与突破阐明中药物质基础,结合生物技术,从本质上回答中医药治疗疾病的内在科学性。
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