大数据背景下的中药现代化

夏于芬,梁光平

(1.贵阳中医学院 第二附属医院 药学部,贵州 贵阳 550003； 2.暨南大学 中药及天然药物研究所,广东 广州 510632)



大数据背景下的中药现代化

夏于芬1,梁光平2*

(1.贵阳中医学院 第二附属医院 药学部,贵州 贵阳 550003； 2.暨南大学 中药及天然药物研究所,广东 广州 510632)

中药作为我国独具特色和优势的传统文化，目前正处于发展的十字路口，它置身于现代化与国际化的热潮中，面临着前所未有的机遇和挑战。随着现代科学技术的不断发展，中药开发也迎来了自己的大数据时代。简述了大数据的概念和特点，分析了在大数据背景下中药现代化面临的问题，提出建立中药资源-疗效数据库的设想，以期为现代中药的开发提供参考。

中药现代化;大数据;中药资源-疗效数据库;中药开发

随着生命科学技术的发展，新药研发水平不断提高，使得人类治病用药发生了重大变化，而这些变化使得医和药等相关个体之间的关系更加密切，逐步形成了不同层面上的整体，由此而累积了大量的研究成果。大数据时代的到来，如何更好地利用好这些资源，更有效地开发出高效低毒的现代中药成为值得深思的问题。笔者有一管之见仅供探讨。

1 大数据概述

什么是“大数据”？国际数据公司(IDC)给出了技术定义：即通过高速捕捉、发现或分析，从大容量数据中获取价值的一种新的技术架构。并从 4V 角度(Volume 容量、Variety多样性、Velocity 速率、Value 价值)概括出其与“小数据”的区别，即容量大、类型多、处理速率快、价值密度低。2008 年 9 月《Nature》出版了一个专刊，针对性地讨论了大数据存储、管理和分析等问题，昭示着大数据时代的到来，而2015年5月下旬在贵州贵阳召开的数博会更是将大数据的发展提升到了一个新的阶段。

大数据(Big Data)技术的兴起，提供了一种新的看待世界的方法，不再完全依赖于随机采样，不再热衷于追求精确度，不再热衷于寻找因果关系，通过大数据，分析挖掘出小数据无法提取的有价值信息，服务于经济社会发展，大数据技术被称为引领未来繁荣的三大技术变革之一[1]。

2 中药现代化

中药现代化是指将传统中药的特色和精髓融入现代科学技术、现代学术思想、现代科学文化中，按照国际认可的GMP、GCP、GLP等标准规范对中药进行研发、生产和管理，并适应当今社会发展需求[2]。但中药现代化是一个复杂而又艰巨的系统工程，囊括了许多方面，如中药理论、实践应用、疗效和不良反应以及资源持续利用等问题。

2.1 大数据思维与中药现代化

大数据分析是基于所有的数据，要求从多层次全方位理解和分析数据或现象。中医药理论所讲的整体思维和辨证论治，从某种意义上来说，也是辨证唯物主义中分析与综合、具体问题具体分析思维的体现。对于中药本身而言，其自身是由各种化学成分组成的整体。因此，大数据的思维和人体组成以及中医药基本理论均有很多相似之处。

在民族药领域，包括中药、蒙药、藏药、苗药等在内的中国传统药学均具有典型的大数据特征。首先，包含大量的数据信息。仅中药领域中具有清热功效的药材就有上百种，而这些药材在各种热症的治疗中又具有不同的用法和用量，加上由于患者具有个体差异而产生的数据信息，其规模之大可想而知。其次，数据具有复杂性。我国的传统药学由于使用时间悠久，因而积累了很多关于用药治病的实践经验。经现代医学研究也证明了多数药材均具有多种不同的药理活性。如人参[3]除了对人体的应激性、中枢神经系统、内分泌系统、循环系统等有作用外，还具有明显的降血糖效果，而且还可以对造血系统、肝功能、抗肿瘤、免疫、抗衰老等起到保健作用，且效果十分显著。此外，在生化检查、影像诊断或病理切片检查等方面还囊括了庞大的生物学信息，由此可见中药数据信息的复杂性。通过分析灵活运用这些庞大、多类别的数据，可以得到让人意想不到的价值。

2.2 中药现代化存在的问题

2.2.1 中药的稳定性 中药的稳定性包括药材品种、生产技术方面的稳定性，而药材品种的稳定性是决定中药稳定性的关键因素。导致其不稳定的原因主要在于：①药用资源分布的广泛性，且受各个地区生态环境以及土壤质地的影响，所培育繁殖的中药材质量存在一定的差异；②由于同名中药外形相似的品种繁多(如金银花、石斛等药材具有多种植物)，在采用中药入药时，对其原药材鉴定不准确而产生质量不稳定；③中药材品种栽培技术推广力度不够，粗放的管理方式，进而出现单产量低、质量水平低的情况[4]。

2.2.2 中药药效物质基础 目前，对中药药效物质基础的研究还处于对单味药的药效物质基础研究的初级阶段，对中药复方的研究尚浅。在单味药的药效物质基础研究中，又以各种提取分离手段对药材化学成分进行逐一鉴定的工作为主，而以有效部位作为研究对象的工作却很少。但是，对单味药进行研究也能够帮助我们找出某种药物的活性药效物质，为新药的研发奠定基础；由于单一成分是构成中药复方制剂的物质基础，所以对于单味药成分的研究也为中药复方的药效物质基础研究做好了铺垫[5]。因此，对于单味药的研究不能走纯化学的老路，要将中医药基本理论作为前提，结合化学、药理学为一体，建立一个能够代表中医药理论下用药的模型，并根据该模型反馈的信息来指导单味药的药效物质基础研究，利用指纹图谱等技术对药效物质基础进行指认。

2.2.3 分析检测方法 随着科学技术迅猛发展，越来越多的科学技术被用于中药研究。但如何在中医药理论指导下正确选择使用这些分析测试方法成为一个值得思考的问题。在药效物质基础研究中，核磁共振技术、质谱技术等被作为最常用的手段；在定量检测中，高效液相色谱、气相色谱得以广泛使用。正是因为这些方法，使得中药的研究工作不自觉地脱离了中医药理论，逐渐靠近西医药研发模式，久而久之即形成了某些化合物在中药中含有多少量即可认定该中药为合格品种，可放心使用的观念，殊不知这种意识恰恰是忽略了中药是由多成分组成的一个有机体，其起效的物质基础并不局限于检测到的成分，还包括这些药效成分之间的相互作用，这些作用是否对药效具有增效或者减效，甚至减毒的作用也尚未得到证实。

2.2.4 中药的安全性 任何事物都具有两面性，中药并非绝对安全，近年来中药毒性案例时有发生，如马兜铃酸事件、千柏鼻炎片事件、牛黄解毒片事件、鱼腥草事件、复方芦荟胶囊事件等。但由于中药毒副作用存在一个长期积累过程，在短期内不容易表现出其毒副作用，使得中药安全性评价工作存在一定难度。近年来应用各种生物学手段及平台进行药物毒性评价的方法，在一定程度上可以克服传统毒理学药物毒性评价的缺点，同时也节约了大量的人力、物力和财力。但由于该方法忽略了人体与其他物种之间存在的差异性而存在一定的局限性。因此，寻找能够确切、快速、灵敏反映外源性化合物对人体毒性作用的评价技术与模型已成为药物安全性评价亟待解决的重大问题。

2.2.5 中药开发思路 中医药与西医药是两个不同的药学理论体系，它们的发源不一样，具有不同的理论指导思想和研究方法。西医药是建立在分析方法上的实验科学，只有人类的生产力发展到一定程度上，才能满足它发展的相应实验条件，这种实验科学才会诞生[6]，即对病灶进行治疗以达到治疗目的。而中医药是从形象具体的人转变为抽象思维，再从抽象思维推导未知具体的一种方式来治疗疾病，它遵循的治病原则是辨证论治、整体思维。即人是一个有机整体，机体内部器官具有相辅相成的关系。目前，在中药的开发工作中，由于技术层面的因素，大部分药学工作者并未将中药所包含的理论与实际联系起来，对中药的研究采取西药的开发模式进行，违背了中医药本身所具有的特色。

2.3 未来的中药现代化

2.3.1 建立大数据思维的中药资源-疗效数据库 据第三次全国药用资源普查可知，我国可供入药的资源种类达12 772种，其中植物来源11 118种，动物来源1 574种，矿物来源80种。而从2011年开始实施至今的第4次资源普查中得知，截至目前已汇总得到药用资源的总数达13 000多种，其中含有蕴藏量信息的药材为 1 467种[7]，从中药资源到临床应用等各个方面已经累计了大量科研数据，但目前并未对这些数据进行统计、归纳、总结。此外，由于环境的改变，部分可供药用且蕴藏量较大的资源正濒临灭绝，其中不乏部分疗效显著的药材。但由于资源的枯竭，并未对其物种进行保留，使其不可再生。因此，建立中药资源-疗效数据库显得格外重要。

中药资源-疗效数据库又称为中药资源-疗效数据体系，即以地域或病症或研究领域作为分类基准，收录相关药材信息以及“一药多用”等数据库，由现有药材资源的生长及地域性分布特性、物种基因库及种子库、药效物质基础信息、药理学研究信息、炮制增效减毒信息、方剂配伍信息、剂型开发信息、药代及药动学信息、临床应用及其不良反应、药名古今异同及其在方剂中的差异、医药规范术语、药用资源生产消耗量及种类灭绝情况等一系列分类数据库组成，并对这些信息进行整体分类分析及统计，定期更新的一个大型数据体系，具有数据量大、数据全面、时效性强等特征。它不仅对中药研究的数据进行归纳，还对这些数据进行统计分析，以便于药物工作者对信息及时掌握，更充分地利用现有的资源信息，从而更高效地开发中药。

目前，该数据库尚未建立，但其中包括的部分内容现已开展了相关工作。如部分省区的中药资源数据库、部分专属药材数据库、物种基因数据库、中药不良反应数据库、中药方剂数据库均正在建立或已建成，并取得一定进展。北京协和医科大学药用植物研究所陈士林研究员课题组与香港中文大学邵鹏柱教授研究组分别对不同物种的DNA条形码开展了大量的研究工作，并取得了喜人的成绩。而在规范术语方面，也建立了“中医临床标准术语集”和“中医临床规范术语字典”等系统，2009年的研究成果“中医临床科研信息共享系统”还获得了国家科技进步奖。但在药效物质基础、配伍、炮制、剂型、活性等各个基础研究领域开展的相关工作却相对滞后，特别是药效物质基础方面的研究工作，现虽已积累大量的数据，但不具有系统性，也未充分利用这些信息。

2.3.2 资源的持续利用及规范化 近年来，我国中药资源的需求量、蕴藏量以及主产区分布等方面均发生了重大变化。目前，我国年消耗药材约40万吨，绝大部分依靠野生药材来满足市场的需要。由于对动、植物药材资源无计划地采收开发，导致生态不断恶化，加速了野生药材资源的枯竭，使药用珍稀濒危物种急剧增加，许多药用资源处于濒危和灭绝状态，如红豆杉、石斛等的野生蕴藏量锐减。而药用动物的濒危情况更加严重，被列入国家重点保护的野生药用动物就达162种，蛤蚧、马鹿等40个种类的资源显著减少。其中，麝香资源比20世纪50年代减少了70%，犀牛、虎等物种的濒危也影响了犀角、虎骨等药材的市场供应[8]。中医药是我国传承了几千年的优秀文化，要将其继续传承下去并发扬光大，药用资源的可持续利用成为药学工作者不得不面临的问题。要保证药材资源的持续利用，笔者认为可从以下几个方面考虑：

(1)统计市场常用中药材每年的消耗量，据市场需求进行针对性的人工培育繁殖，开展中药材种植基地建设。据不完全统计，目前中国已建有近500个中药材规范化种植基地。但是，由于环境、地域、技术、生长周期等原因，至今还有大部分常用药材未能解决或完全解决野生变家种的问题。此外，一些人工栽培的药材由于缺少成熟的栽培和管理技术，种植所得药材的质量还有待提高。

(2)充分利用现有的药用资源，尽量避免浪费。目前，资源浪费的现象包括药材采收季节不当、简陋的贮存条件、炮制过程中的浪费以及工业生产中的浪费。特别是在工业化生产中，一些企业为缩短周期，降低成本，减少中药提取次数或缩短提取时间，致使废弃的药渣中还留有很多有效成分，缺乏综合利用。

(3)利用现代生物技术建立药用资源基因库。对于某些需求量较大而野生蕴藏量极度匮乏的药材，可根据药材的基因信息对其进行克隆复原以缓解资源匮乏问题。但克隆所得药材的质量、安全性以及疗效是否与野生或人工栽培种植的药材接近是亟待解决的重大问题。

(4)开发新的药用部位，积极寻找替代品，可使药用部位为根、皮或全草的植物药材和部分动物药材资源得以持续利用。如杜仲叶、银杏叶、人工牛黄、人工麝香等均为成功开发的实例。

2.3.3 新技术新方法的使用 在大数据来临的时代，各种科技手段相互影响，相互制约。将现代科技手段灵活应用是发展现代化中药必不可少的途径。回顾中药理论可知，中医药诊治疾病遵循辨证论治的原则，同时也讲究配伍使用。因此，现代中药研究不应该停留于分子水平的研究，而应该基于多分子共同起效的基础，将中药的研究提升为分子水平以上的研究是更符合中药基本理论的研究方法。与此同时，一些作为药物使用的金属配位化合物也在逐步发展，这为基于分子水平以上的中药研究提供了新思路。结合中药配伍理论和配位化学理论，多种药效分子通过金属离子配合形成复合物，再以金属配合物或螯合物作为防病治病的物质将变为可能。目前，一些可作为运输载体的金属配合物应用于药学领域中的研究数量也在逐年增加。

3 结语

中药是我国优秀传统文化的代表，是人类同疾病斗争的有效手段之一。其理论包含了超前的辨证思维和方法，它是中医理论在药物应用方面的具体化。作为中医药理论的一个重要组成部分，直接指导中药的认识、应用。中药理论和中医理论在各自的发展中相互渗透，相互吸收，取长补短，从而推动了我国医学的重大变革。

随着现代医学的发展，人们逐渐认识到生命体是一种多层次、多方位、多形式的物质系统。而中药现代化是中药发展的必经途径，研究中药的目的在于解决临床实际问题，中药的研究要发挥自己的整体优势，使研究来自于临床，又回到临床实践中去，加上中药具备大数据特征，只要以开放的心态、创新的勇气迎接大数据时代，就能更好地发挥中药信息对中医药发展的重要作用。据此建立整体医学及其方法论是中医药发展的必然趋势。

中药的巨大潜力并没有充分发挥，至今仍不能满足人们日益增长的需求。目前，对现代中药的很多研究工作脱离了中药理论，使中药研究沦为了天然药物的研究，缺乏中药原有的特色。其关键问题在于缺乏充分发挥其辨证思维和方法的技术手段，而且还混淆了中药与天然药物的区别。而大数据时代的到来以及数字技术的快速发展，为中药现代化所需的技术体系革新提供了可能。随着生命科学技术的发展，多学科的优势集成促进了最基本的微观过程和最复杂的宏观过程的统一性认识。运用数字技术对海量的中药信息进行整理、统计，对基于诊疗信息、资源数量、地域性疾病等已有的研究基础进行分析总结，并将这些信息用于分析中医临床诊疗的疗效和经验知识，建立起中药资源-疗效体系，并将其他研究领域的技术方法引入到中药现代化研究中，是中药现代化研究和发展的重要课题。

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[2] 肖培根,肖小河.21世纪与中药现代化[J].中国中药杂志,2000,25(2):67-70.

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[7] 王泽议.高科技护航第四次中药资源普查[N].中国中医药报,2014-11-13(2).

[8] 梅智胜,万艳芳,张文生,等.国家利益下的我国野生中药资源保护[J].中国中医药信息杂志,2008,15(12):5-7.

(责任编辑：宋勇刚)

2015-06-04

贵阳中医学院研究生教育创新计划项目[NO.ZYYCX12018]

夏于芬(1988-)，女，硕士，贵阳中医学院第二附属医院药师，研究方向为临床药学。E-mail:xiayufen12@163.com

梁光平(1988-)，男，暨南大学博士研究生，研究方向为中药及天然药物研发。E-mail:guangping_liang@126.com

R2+03

A

1673-2197(2015)21-0001-03

10.11954/ytctyy.201521001