中药基因芯片技术的研究进展

赵莉媛 吕奇鹏

（1.青海畜牧兽医职业技术学院，青海湟源 812100；2.西宁市野生动物园，青海西宁 810008）

中药基因芯片技术的研究进展

赵莉媛1吕奇鹏2

（1.青海畜牧兽医职业技术学院，青海湟源 812100；2.西宁市野生动物园，青海西宁 810008）

基因芯片技术是在最近10年左右的时间才发展起来的一门新技术。本文对基因芯片技术的概念、原理以及在中药研究中的应用进展进行了综述和展望。

基因芯片；原理；中药

基因芯片以高通量、多因素、微型化和快速灵敏的特点而见长、能够针对中药的多成分、多途径、多系统、多靶点的作用特点而进行系统深入的研究。中药化学成分复杂，有效成分不清且定性定量仍有困难，个体差异大，现代科学理论的支持不够[1]。基因芯片技术主要应用于基因表达谱分析、新基因发现、基因突变、多态性分析及监测基因组整体转录表达情况[2]，为探索中药作用靶点、药物筛选、中药成分鉴定、道地药材鉴别等现代中药研究开辟了崭新的领域。

1 基因芯片技术原理

1.1 基因芯片的概念

基因芯片又称DNA芯片，是最常见的生物芯片之一。基因芯片技术是建立在基因探针和杂交测序技术上的一种高效快速的核酸序列分析手段。将数以万计的DNA探针片段有序地固化于支持物表面上，产生二维DNA探针阵列，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号来实现对生物样品的快速、并行、高效地检测或诊断[3]。

1.2 基因芯片的技术特点

基因芯片技术的特点的核心是微型化。芯片每平方厘米固体表面上可固定104个DNA片段、数万个基因。一次分析可得到数万个基因的表达信息。微型化的另一方面是样品用量与试剂用量的微量化，用纳克级的mRNA、微升级的杂交液就能分析成千上万个基因的表达信息。这些都是其它研究技术所无法比拟的[4]。

2 中药作用靶点与作用机制

在DNA芯片的表面，以微阵列的方式固定大量并行的寡核苷酸或cDNA探针，藉此可以对生物体整个基因组的基因表达进行测定，从而确定药物作用的靶点。DNA芯片可以从疾病及药物两个角度对生物体的多个参量同时进行研究，以发掘药物靶点并同时获取大量其他相关信息。因此在这种情况下，任何一元化或相对一元化的分析方法均不及DNA芯片的分析手段更具有优势。基因芯片技术有助于识别药物相应的靶序列，分析整个基因组药物作用，监视药物治疗反应中的基因表达改变，并观察药效[5]。

3 确定中药有效部位

由于中药品种繁多，成分复杂，选择疗效确切、作用机制明确的药物难度较大。基因芯片技术的出现和发展有可能简化研究的过程和大大降低研究的难度。可以选择特定的疾病模型。提取其病理情况下的RNA，反转录成cDNA后，建立该疾病的基因芯片，并以此检测药物作用后基因的表达差异，从而对单味药的各种化学成分或不同的复方进行筛选和分析，找出确定的有效成分或合适的组方供进一步进行新药研究。

4 中药材鉴定

基因芯片用于中药品种的快速、准确、自动化鉴别，已有不少进展。这一技术的前提是获取不同中药样本的特异性基因序列，即基因分型。研究者找出某种中药品种的特定基因或DNA序列后，将这些特定序列作为探针固定于玻片上，制成基因芯片。当一个来自植物或动物的中药样本中，含有可以与之互补的特定基因片段时，基因芯片即可以将其测试出来。如果在单片芯片上固定了足够多的来自不同中药样本的特有基因序列，则此种芯片就可以用于多种中药样本的鉴别，使分析时间大大减少，极大的提高了鉴定效率。但目前对中药的特征DNA序列知之甚少，远不能满足基因序列分析鉴定中药的要求。要实现基因芯片技术鉴定中药，必须全面研究中药的基因组特征，实现药材真伪鉴别系统基因库标准基因图谱的建立。

5 中药新药筛选

筛选虽不是发现中药新药的惟一途径，但对创新药物来讲，筛选是必不可少的手段和途径，将中药材进行分类、鉴定，并经过粗提、色谱等方法分离成各种成分，然后通过核磁、质谱等方法确定其化学性质，最后将所有数据输入已经构建的天然化合物数据库。这样建立的天然化合物库具有多样化、标准化和系统性等特点。然后通过初筛、复筛得到活性化合物，深入筛选得到相应的先导化合物，进而在进行确证筛选得到候选药物。

6 展望

中医药学强调综合疗效、治标治本，标为症状，本为病因，在对一些病因较为明确的疾病研究中，通过生物芯片对药物成份谱与基因表达谱进行综合研究，在克服简单地观测有限个数的差异表达基因的问题后，以系统化的中药基因组学为研究平台，构建中药基因组学，将从根本上改变中药基础研究的现状，将有助于了解特定中药成份的确切治疗靶位和一些天然药物的开发，而随着越来越多中药或复方作用机制的阐明，可望为中药的现代化研究开辟了一条崭新的道路。

[1] 曹治权.中药药效学的物质基础和作用机理研究新思路[J].上海中医药大学学学报，2000，14（1）：37.

[2] 李 瑶.基因芯片技术[M].北京：化学工业出版社，2004：115.

[3] 王升启.基因芯片技术及应用研究进展[J].生物工程进展，1999，19（4）：45-51.

[4] 许树成.生物芯片技术研究的现状与进展[J].阜阳师范学院学报（自然科学版），2003，20（3）：43-45.

[5] 王广良，陈成彬，高建明，等.细胞周期相关基因微阵列在中药抑制肝癌细胞增殖作用机理研究中的应用[J].中国中药杂志，2005，30（1）：50.

赵莉媛（1981—），女，青海省乐都县，青海畜牧兽医职业技术学院。