生药资源的开发利用.ppt

生药资源的开发利用生药资源的开发利用及保护及保护 内容提要内容提要 我国生药资源概况我国生药资源概况 生药资源开发的途径生药资源开发的途径 生药资源的应用生药资源的应用 生药资源的保护生药资源的保护 附录：我国的道地药材附录：我国的道地药材 生药资源种类共有12807种，其中药用植物约占全部种类的87，药用动物占12，药用矿物不足1。在植物药中，藻类、菌类、地衣类低等植物有459种；苔藓类、蕨类、种子植物类高等植物有10687种，其中种子植物有10188种。在动物药中，陆栖动物有1306种，海洋动物275种。药用矿物有80种。一、一、我国生药资源概况我国生药资源概况 实际作为商品用中药材的种类在8001000种左右。常用药材约500多种，道地药材约200种。全国有中药材生产基地600多个，人工栽培约250种，种植面积达600万亩。不同区域的分布。中药资源种类最多的5个省区为云南、广西、四川、湖北、陕西。生药资源的开发利用生药资源的开发利用 “生药的开发利用”主要是以药物为主并进行其他诸如保健品、饮料、化妆品、香料、色素、矫味剂、农药等多方面、多层次的开发和综合利用。2023/2/26 1 1.通过植物类群之间的亲缘关系通过植物类群之间的亲缘关系，寻找紧缺药材的代用寻找紧缺药材的代用品和新资源品和新资源 原理亲缘关系越近的物种其体内的含的化学成分越近似，故利用植物类群之间的亲缘关系，就能较快地找到国产资源代用品。如:以国产白木香代替进口沉香，水牛角代替犀牛角，新疆阿魏代替进口阿魏等。二、生药资源开发的途径 2 2、利用生物技术生产药用资源利用生物技术生产药用资源 生物技术药物是指采用DNA重组技术或单克隆抗体技术或其他新生物技术研制的基因、核糖核酸、酶、蛋白质、多肽、多糖药物等。其特点是扩大繁殖濒危物种、活性成分含量低的物种和转基因新物种。3 3、从民族药从民族药、民间药中开发资源民间药中开发资源 很多少数民族有自己的药物或医药体系。药典收载的土木香、总状土木香、小叶莲(鬼臼)、毛诃子、余甘子、广枣、冬葵果、草乌叶、沙棘、菊苣、毛菊苣、黑种草、亚乎奴等原均为民族药。许多“西药”如阿托品、麻黄碱、地高辛、吗啡、奎宁、士的宁等都是从民间植物药中开发出来的。4 4、从海洋生物中开发从海洋生物中开发 我国仅植物资源就异常丰富,经查明的高等植物就有3 万余种,而实际上我们目前开发出来作为中药材的仅占其中的1/5 不到,植物化学成分和药用价值方面的研究仅仅涉及极少的种类。目前,“向海洋生物中开发新药”已成为沿海各国药学研究的新方向。我国海洋生物资源十分丰富,国家一类新药如藻酸双酯钠(PSS)及海豚毒素、鱼油已开发成功,使其显示出诱人的开发前景。5 5、从传统中药加工工艺中开发从传统中药加工工艺中开发 中药材的加工炮制工艺是在不断发展的,弄清加工炮制原理及其对化学、药理和临床的影响,并进一步开发改进,可充分提高药材疗效,充分发挥药材作用。如：丹皮的传统加工方法是采收牡丹根后,将芯抽去,只以皮入药。经分析丹木的化学成分及药理作用与皮基本一致,可以全根入药。6 6、从从古籍经典古籍经典中开发新药中开发新药 古代医书、本草著作是伟大的医药宝库，是开发新药的重要源泉。如：川芎嗪；复方丹参片、滴丸。通过对传统中药材、方剂的现代研究开发新药。如山楂治疗冠心病、高血压、高脂血症；青蒿用于治疗各型疟疾；山豆根用于治疗癌症等。三、生药资源的利用 提取生药的有效成分、有效部位 以生药中天然成分为原料进行半合成或结构修饰 现代生物技术在生药资源开发中的应用 生药资源多方向开发利用 1 1.提取生药有效成分提取生药有效成分、有效部位有效部位 从植物等天然原料中直接提取有效成分、有效部位作为制药原料，是当前国内外开发天然药物和中药现代化的重要途径之一。提取的植物品种在300种以上。如：青蒿 青蒿素 黄连 黄连素 2 2.以以天然天然成分为原料成分为原料进行进行半合成半合成或或结构结构修饰修饰 天然药物成分的提取、分离、结构鉴定和活性筛选是新药研究的重要部分。通过天然成分的结构修饰来寻找新药，具有工艺简单、成本低、命中率高等特点。通过结构修饰提高或改变疗效通过结构修饰提高或改变疗效 吗啡吗啡 R=HR=H 可待因可待因 R=CHR=CH3 3 可待因比吗啡镇痛作用和成瘾性都降低可待因比吗啡镇痛作用和成瘾性都降低 降低毒性降低毒性 斑蝥素 去甲斑蝥素去甲斑蝥素 羟基斑蝥素羟基斑蝥素 etc.紫杉醇紫杉醇 解决资源问题解决资源问题 便于制剂及临床应用便于制剂及临床应用 OOOOOH3CHCH3HCH3OOOOORH3CHCH3HCH3 青蒿素青蒿素 双氢青蒿素双氢青蒿素 R=H 蒿甲蒿甲醚醚 R=CH3 青蒿琥珀青蒿琥珀单酯钠单酯钠 R=-COCH2CH2COONa 3 现代生物技术在生药资源开发中的应用现代生物技术在生药资源开发中的应用 现代生物技术是中药现代化的一大关键步骤,是一个尖端技术群。它的发展和应用将导致医药、农业、化工等众多产业的重大变革,对经济发展起巨大推动作用,因而被视为21 世纪的主导产业。利用现代生物工程技术,可以解决中药天然资源不足及栽培周期长、效益差的缺点：植物非试管快繁技术 生物个体扩增和大规模培养 基因工程的应用 分子水平上的中药质量控制 基因工程的应用基因工程的应用 DNADNA指纹图谱技术指纹图谱技术 利用基因工程生产植物次生代谢产物利用基因工程生产植物次生代谢产物 利用转基因动物利用转基因动物,生产动物类中药生产动物类中药 DNADNA指纹图谱技术指纹图谱技术 作为现代分子生物学技术重要手段的DNA分子遗传标记方法,从居群和分子水平上揭示中药材的生物学实质。任何生物物种或个体都具有特定的DNA多态性,DNA分子作为遗传信息的载体,所含信息量大,且具有较高的遗传稳定性和化学稳定性,因此通过直接诊断分析DNA的多态性可以避开遗传特性表现过程中的环境因素、数量性状遗传或部分与完全显性的干扰,从分子水平上揭示药材的道地性。可用于中药材鉴定的DNA指纹图谱技术有4大类:1）基于传统的Southern杂交技术的分子标记如RFLP 2）基于PCR反应的分子标记如RAPD,DAF等 3）PCR-RFLP技术的结合即AFLP技术 4）DNA测序分析技术。近年来,还发展了基于DNA barcoding(条形码)技术,该技术在药用植物 鉴定中具有独到的优势。1 1、RFLP:RFLP:限制性片段长度多态性标记技术限制性片段长度多态性标记技术 RFLP是第一个被应用于遗传研究的DNA分子标记技术。限制性内切酶能高度专一地识别和切割DNA序列,不同酶识别不同的DNA序列,因此可利用内切酶的酶解产生不同长度的DNA片段,从而揭示DNA序列水平上的多态性。酶解后的分子量大小不同的DNA可通过凝胶电泳来分离,再将已分离的DNA与放射性核试验素或荧光标记的核酸探针分子杂交,便可获得信息量大、分辨率高的DNA指纹图。RFLP方法技术步骤繁琐,费时费力,应用不便。2 2、RAPDRAPD：随机扩增多态性：随机扩增多态性DNADNA标标记记 采用任意顺序的较短的引物扩增基因组DNA,可以在不知道特异DNA序列的情况下,检测DNA的多态性。虽然对每一个引物而言，其检测的基因DNA多态性是有限的，但可用的引物数很多，可检测区域几乎覆盖了整个基因组，从理论上讲，RAPD可以对整个基因组DNA进行多态性检测。RAPD技术目前广泛用于中药DNA指纹图谱的构建。PCR技术使目的基因极易获得,再与RFLP联用,还产生了PCR-RFLP、RAPD-RFLP等方法 RAPDRAPD技术的一般步骤如下：技术的一般步骤如下：DNA提取、纯化与检测 PCR反应 PCR扩增产物的检测 数据分析 传统提取提取方法：CTAB法、SDS法 是在裂解细胞的基础上,多次苯酚氯仿等有机溶剂抽提使蛋白质变性沉淀于有机相,而核酸保留在水相,达到分离核酸的目的 提取提取新方法：螯合树脂、特异性DNA吸附膜、离子交换纯化柱及磁珠或玻璃粉吸附等 TE溶液(pH8.0)中,用RNA酶酶解或用玻璃奶法纯化纯化。将DNA样品在某浓度的琼脂糖凝胶上进行电泳,检测检测DNA片段的长度并估测 DNA的浓度。PCR扩增产物在一定浓度的琼脂糖凝胶(含浓度0.5g/ml左右 EB)上电泳,电泳结果在透射式紫外灯下观察并照相。可用二元数据(1,0)统计来表示带的有无,用RAP Distance软件进行数据输入,计算样品间的遗传距离,然后用NTSYS-pc软件进行聚类分析,用UPGMA法作聚类图。3 3、AFLPAFLP：扩增片段长度多态性：扩增片段长度多态性DNADNA 该方法用一人工接头(adapter)与限制酶切的基因组DNA片段连接,制成AFLP模板DNA,合成一系列3c-末端随机改变数个碱基的PCR引物进行PCR特异条件的扩增,经电泳分离检测后可得到DNA指纹图谱。一次实验可检测约50100个扩增产物,与RFLP、RAPD比较,AFLP法构建的DNA指纹图谱具有效率高、重复性好、灵敏度高的优点,而且所检测到的大多数扩增片断与基因组的单一位置对应,展示了AFLP技术特别适合品种鉴定的应用价值和广阔前景。4 4、DNADNA 测序分析测序分析 是对目的基因的DNA序列分析的基础上，采用PCR-RFLP、突变等位基因（Mutant Allele Specific Amplification,MASA），以及AS-PCR法对药材进行鉴定。DNA直接测序具有可在严重降解的药材DNA中扩增出特定的序列片段，具有较高的重复性和稳定性；避免因药材的特性造成的误差，具有高度的专属性。利用基因工程生产植物次生代谢产物利用基因工程生产植物次生代谢产物 植物次生代谢产物是指植物中一大类小分子有机化合物,包括酚类、黄酮类、香豆素、木脂素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类、有机酸等。“次生代谢产物”与植物的生长发育基本上没有什么关系,却与疾病的治疗密切相关 三种技术：植物细胞培养 生物转化 发根培养 利用转基因动物利用转基因动物,生产动物类中药生产动物类中药 将某一基因片断导入动物体内,让这种基因在哺乳动物体内表达,并能通过该动物分泌物(如麝香的香囊)或组织(如鹿茸),提取获得具有活性的物质,获得大量廉价的珍稀中药。现代生物技术将从根本上改变长期以来人们对中药的研究手段和认识层次,它在中药领域中的广泛应用,将使现代高新技术与传统的中药理论对接,使人类对流传了数千年历史的中药,产生更为全面、更为深刻的认识,同时对中药某些古代的、神秘的、抽象的理论、作出现代的、科学的、具体的解释,为中药得到国际认可,走向世界提供坚实的物质基础.生药资源多方向开发利用生药资源多方向开发利用 随着人们日益增长的物质生活需求及文化素养、科学水平的不断提高，随着医疗模式逐步由治疗型向预防保健型方面的转变，生药资源开发利用的领域也在不断扩大。逐渐渗入到人们日常生活的各个方面。如保健食品、美容化妆品、药膳、药浴、天然香料、天然色素、矫味剂、卫生用品等。2023/2/26 四、生药资源的保护四、生药资源的保护 生药资源的现状生药资源的现状 种类繁多，人均占有量少 需求量不断增加,资源贮量迅速减少 开发利用无序危及可持续发展 中药材的规范化生产存在很多问题 生药资源保护的意义生药资源保护的意义 有利于保护生物多样性 能实现资源可持续利用 可促进中药现代化发展 措施与对策措施与对策 野生变家种野生变家种、家养家养，规模化规模化、规范化规范化、科学化种科学化种（养养）植植。设立保护区设立保护区。科学使用科学使用，减少资源浪费减少资源浪费 保护和利用相结合走可持续发展之路保护和利用相结合走可持续发展之路 生药资源是有限的生药资源是有限的、动态变化着的自然资源动态变化着的自然资源,任何不任何不合理的开发利用皆会加剧资源的减少甚至灭绝合理的开发利用皆会加剧资源的减少甚至灭绝。因此因此,生药资源的开发利用必须制定合理生药资源的开发利用必须制定合理、有效的政策措有效的政策措施施,以保护为主