中药学

本草基因组学

陈士林，宋经元

摘要：中医药学对世界医药学发展作出了巨大贡献，随着现代科学技术的发展，特别是人类基因组计划的提出和完成，对人类疾病的认识和治疗开启了全新篇章。由于中药原植物基因组信息缺乏，中医药学和现代生命科学之间缺乏沟通的桥梁，新兴的前沿生命科学技术难以用于传统中医药研究，如对于中药道地性形成和维持的遗传机制缺乏深入了解，已严重影响了我国道地药材的资源保护和新品种选育；中药药性研究主要集中在化学和药理方向，其生物学本质认识不足从根本上制约中药药性的深入研究；大多数药用植物有效成分含量低，分离提取需要消耗大量原料，对天然资源造成极大破坏；中药基因资源是珍贵的国家战略资源，国际竞争严峻，韩国、美国、日本等国家已启动人参、甘草、茯苓等中药基原物种全基因组研究，对我国传统中药研究领域造成极大挑战。在此背景下，笔者将组学技术引入中药学研究，提出本草基因组学（herbgenomics）学科概念，即利用组学技术研究中药基原物种的生物遗传信息及其调控网络，阐明中药防治人类疾病分子机制的学科，从基因组水平研究中药及其对人体作用的前沿科学。主要理论体系涉及中草药结构基因组、中草药功能基因组、中草药转录组和蛋白质组、中草药代谢组、中草药表观基因组、中草药宏基因组、中药合成生物学、中药基因组学、中药生物信息学等9大内容。本草基因组学的实验方法包括9大技术：高通量测序技术、遗传图谱构建技术、物理图谱构建技术、基因文库构建技术、突变体库构建技术、组织培养及遗传转化、蛋白质分离纯化与鉴定技术、4大波谱技术及联用、基因组编辑技术等。基于本草基因组学的理论体系与实验技术，形成了该学科的7大应用方向：药用模式生物研究、阐明道地药材形成机制、基因组辅助育种、基因资源保护与利用、中药质量评价和控制、中药新药研发、指导相关学科研究。本草基因组学作为新兴学科，一方面从基因组水平研究基因序列的多态性与药物效应多样性之间的关系，研究基因及其突变体对不同药物作用效应差异的影响，从蛋白质组学角度研究中药作用靶点，特别是中药复方的多靶点效应，指导药物开发及合理用药；另一方面建立含有中药活性成分的中药原植物基因组研究体系，系统发掘中药活性成分合成及优良农艺性状相关基因，解析代谢物的合成途径、代谢物网络及调控机理，创新天然药物研发方式，推动中药农业的科学发展。

来源出版物：中国中药杂志, 2016, 41(21): 3881-3889

入选年份：2016