多组学差异表征与分子鉴定赋能中药的精准鉴别
——以人参属中药为例△

2024-01-03 09:58:44徐晓艳王宇姜美婷张悦王洪达田晓轩杨文志
中国现代中药 2023年10期
关键词:西洋参区分组学

徐晓艳,王宇,姜美婷,张悦,王洪达,田晓轩,杨文志

天津中医药大学 组分中药国家重点实验室,天津 301617

中药在全球范围内被越来越多的国家所认可,这同时也对中药质量提出了更高的要求。植物药作为中药来源的主体,其显著特征是同缘或其他近缘品种往往含有相似的化学组成,这导致了中药替代使用、非法添加等问题的出现,对临床安全带来一定隐患[1]。多基原中药的精准鉴别(如同属或近缘品种中药的品种区分、或同一植物的不同部位的区分、产地区分、生长年限区分、炮制品的区分、栽培采收存储方法差异比较等)一直以来都是中药分析的难点,特别是在复杂体系中药配方中,由于不同品种间化学组成的高度相似性,鉴别非法掺伪非常困难[2]。多组学可以描述整个遗传和代谢组信息,越来越多的研究者采用代谢组学等技术开展中药的精准鉴别。此外,随着生物技术和科学手段的不断进步,分子鉴定因其能够在基因层面上准确判断植物的真伪而得到了广泛的应用。

1 人参属中药概述

五加科人参属药用植物因其显著的补益作用而受到广泛关注,是全球广受欢迎的中草药或滋补品,已有数千年的药用历史。目前,除作为临床制剂被广泛使用外,其还是多种保健产品、功能性食品和化妆品的重要原料[2]。《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)2020 年版共收录了7 种人参属来源的中药:人参Panax ginsengC.A.Meyer、红参、西洋参P.quinquefoliusL.、三七P.notoginseng(Burk.)F.H.Chen、人参叶、竹节参P.japonicusC.A.Meyer、珠子参P.japonicusC.A.Mey.var.major(Burk.)C.Y.Wu et K.M.Feng。此外,人参花、三七茎叶、三七花、西洋参茎叶、西洋参花等不同部位样品虽未被《中国药典》2020 年版收录,但同样具有广泛的药理作用,在临床上具备潜在的药用价值[3]。然而,由于价格高且需求量大,人参属产品的掺假现象时有发生。人参皂苷是其最常见的生物活性成分,结构的高度相似性使得人参同属不同品种或不同部位(根/根茎、叶、花等)的区分,特别是提取物或用于中成药的人参提取物的鉴别非常困难。建立快速、有效、准确的鉴别方法对中药材及其相关产品的质量控制至关重要。

2 中药鉴别常用方法

中药化学成分复杂且不同化学成分在含量、极性、相对分子质量方面差异明显,这给多来源中药的品种鉴别和质量控制带来重大挑战。从中药材、饮片、提取物到成方制剂,系统愈发复杂,实现精准鉴别、保证中药质量就愈发困难。当前,用于中药材品种鉴定及真伪研究的方法包括性状、显微、光谱、色谱及分子鉴定等[4]。传统的鉴定技术一般是通过观察中药材的形态特征和感官特征对其进行鉴定,是经过实践和经验积累而形成的鉴定手段。光谱鉴定主要是以中药材中不同成分的特殊吸收峰为判断依据,应用红外、荧光、紫外等方法检测其光谱特征,从而确定药材真伪的一种鉴别方法。色谱法以其高效快速、选择性好、灵敏度高的特点,已成为鉴别药材品种和真伪的重要手段。此外,色谱、质谱及其联用分析技术在中药的分析评价中发展迅速,已应用于各种中药的化学成分分析、产地鉴定及品种鉴定[4]。分子鉴定技术是指通过直接分析遗传物质DNA 的多态性来推断遗传变异,从而实现物种鉴定的方法[5]。近年来,分子鉴定技术正逐渐成为中药材的主要鉴定手段,并逐步扩展至中药正品与伪品鉴别、遗传多样性鉴别、中药产地鉴别和中药年限鉴别等[6]。多组学技术与分子鉴定相结合,优势互补(图1),在中药精准鉴别方面具有良好的发展前景。

图1 基于多组学差异表征与分子鉴定技术的中药精准鉴别研究策略

3 基于多组学差异表征的精准鉴别技术

组学技术能够获得一个生命体、组织或器官、单细胞的全部DNA 序列信息、基因转录、蛋白表达及代谢产物信息,是一门新兴并具有广阔应用前景的技术,具有高灵敏度、高通量的优势[7]。当前应用于中药的多组学技术主要包括代谢组学、脂质组学、多肽组学和蛋白质组学等,表1 汇总了部分基于组学技术的人参属中药鉴别信息。组学技术的一个优点是能够查看由于某些扰动而导致的系统全局变化,将样本当作一个大的系统,通过对样本进行提取、研究和分析,可以全面化地获得样本差异[7],可以作为实现整体评价的有力工具,不同于传统的单个指标和多指标评价模式,这更符合中药多组分、多环节、多靶点的整体作用特点。

表1 基于组学差异分析技术的人参属中药鉴别特征汇总

3.1 蛋白质组学

蛋白质组学是对生命周期中特定时刻病理或生理状态下的细胞、组织、器官或有机体中存在的蛋白质的表达情况进行的系统研究。将蛋白质组学技术应用于中药研究领域,研究对象为中药材时,可以绘制不同产地及其不同药用部位的中药蛋白质表达谱,研究蛋白质组成的差异。现阶段蛋白质组学在研究中主要的技术手段有凝胶电泳、色谱分离、毛细管电泳、毛细管色谱、质谱、微流控芯片、X射线晶体、蛋白质芯片、核磁共振法(NMR)成像等[27]。Sun 等[8]进行了基于蛋白质组学的野生人参与栽培人参氨基酸代谢差异研究,发现野生人参中14种氨基酸含量高于栽培人参,与氨基酸代谢相关的酶及其衍生物在野生人参中有较高的积累。与硫类氨基酸合成相关的蛋白质,如甲硫氨酸合成酶,在野生人参中的积累也较高。此外,野生人参中糖酵解和三羧酸循环相关的酶及其中间产物含量高于栽培人参。研究结果从氨基酸水平揭示了野生人参与栽培人参蛋白组的差异,为进一步研究野生人参的药用功能提供了参考。

3.2 多肽组学

多肽组学是蛋白质组学的延伸,主要从结构和功能等多方面系统探究生物体中内源性多肽的组成及特性。部分植物肽被认为是可能的药物先导或有潜力作为植物生物学研究、系统发育或物种鉴定的生物标志物[9]。植物药肽类样品的制备多采用溶剂超声提取,利用超高效液相色谱-高分辨质谱法(UPLC-HRMS)和肽组学技术,实现肽序列的鉴定与差异分析。赵楠等[10]采用基于UPLC-HRMS 的多肽组学技术,系统研究了人参主根、支根、须根和芦头4 个部位的多肽组成。不同部位的多肽组差异有统计学意义,多肽的种类及含量在主根与其他部位间差异最为显著,筛选出25 个在人参不同部位稳定表达的多肽标志物,揭示了人参多肽结构多样性,提供了除人参皂苷外的化学基础研究新思路。通过UPLC-HRMS 和多肽组学技术对山地栽培人参的新型多肽生物标志物进行分析,共鉴定52 种高可信度的多肽,并筛选出20 种山地栽培人参与栽培人参差异表达的特征多肽[28]。结果表明,除了人参皂苷外,多肽也可作为人参属中药品种鉴定和质量控制的潜在生物标志物。

3.3 脂质组学

脂质研究在人参属中药质量控制中受到关注,脂质组分析能够为中药的质量差异提供依据。尽管在脂类组学中已经报道了各种分析技术,但液相色谱-质谱法(LC-MS)因具有较高的灵敏度和适用性,目前仍是最受欢迎的方法。基于纳升电喷雾离子化质谱法(NanoESI-MS)的脂质组学方法进行人参属中药脂类物质分析,共鉴定出30 种化合物,其中三酰甘油、磷脂酰甘油、单半乳糖二酰甘油等为区分不同品种、栽培年限和生长部位的生物标志物[11]。Shi 等[12]基于超高效合相色谱/离子淌度-四极杆飞行时间质谱法(UPC2/IMQTOF-MS)非靶标脂质组学差异分析技术对3 种人参属中药的脂质组进行了综合分析和比较,对60 批人参、西洋参、三七样品进行模式识别化学计量学分析,最终揭示了24种脂质差异成分,其中以三酰甘油类最为重要,构建的平台可显著提高脂质组学研究中脂类的色谱分离和鉴定可靠性。

3.4 代谢组学

代谢组学是对一个生物系统的代谢产物进行系统研究的分析技术,通常采用高效液相色谱法(HPLC)、NMR、LC-MS和气相色谱(GC)-MS等,对生物系统的内源性代谢产物进行定性或定量分析[29]。代谢组学技术分为靶向代谢组学和非靶向代谢组学技术,两者的区别在于前者有目的地监督目标代谢物,后者为全范围监测代谢物,通常用于生物标志物的发现。靶向代谢组学着重对设定好的目标代谢物进行定性、定量检测分析和研究,具有灵敏度高、重复性好等优势,如常用的多重反应离子监测模式。非靶标代谢组学技术能够获取中药整体化学成分信息,在同等水平上发掘不同组别之间的差异成分,是目前具有相似化学组成中药材鉴别区分的利器[30],已被广泛应用于人参属中药的鉴别,显示出整体性的优势。

基于LC-MS 的代谢组学作为一种强大的高通量技术,在区分人参属中药不同品种方面具有潜力[13-15]。李乐乐[7]通过非靶向代谢组学方法实现了对不同品种人参茎叶样品的区分,并发现了包括越南人参皂苷R3、人参皂苷F3和人参皂苷F5等鉴别标志物。此外,同时使用了反相液相色谱(RPLC)-MS和亲水作用色谱(HILIC)-LC-MS 筛选分析标志物,从皂苷、氨基酸和寡糖3 种类型化合物层面上区分人参和西洋参,为人参等中药材的鉴别提供了新的依据。基于双中性丢失过滤-母离子列表改进数据依赖性采集模式扫描技术与化学计量学相结合对中药人参、西洋参、三七中丙二酸酰化皂苷进行系统表征并发掘鉴别标志物,通过多元统计分析,发现10 个潜在的标志物可区分人参、西洋参与三七,其中最重要的是3个丙二酰人参皂苷m-Rb1、丙二酰人参皂苷m-Rd、丙二酰人参皂苷m-Rc[16]。基于LC-MS 的代谢组学分析,揭示了人参皂苷Rf、人参皂苷F3和竹节参Ⅳ是区分竹节参、珠子参和姜状三七的重要鉴别标志物[13]。此外,将傅里叶变换红外光谱分析与多元分析相结合,能够发现不同栽培年限或栽培品种人参叶的代谢差异,此外还发现傅里叶变换红外光谱中多糖区和酰胺区的定量、定性修饰有可能成为关键代谢标志物[17]。

多水平多糖表征能够为人参、西洋参、三七的区分提供有益的信息[31]。本课题组基于分级表征策略,从多糖、部分酸水解寡糖与完全水解单糖3 个水平首次揭示源自人参属6 种根类中药(人参、红参、西洋参、三七、竹节参、珠子参)所含多糖组分的化学组成,提出一种“排阻范围反向精细表征策略”,实现多糖指纹谱的整体表征,利用离子淌度LC-MS 非靶标代谢组学技术,探究寡糖组的细微差别[18]。

挥发油也是中药中一类重要的活性成分,在不同人参属中药中表现出差异[32]。基于非靶向代谢组学差异分析技术,通过对90 批人参属来源不同中药样品进行分析,揭示了236种差异离子,发现了36种差异挥发性成分,这有助于不同品种的鉴别区分[33]。Zhang 等[19]采用GC-MS 和多元统计分析对人参、三七、西洋参的脂肪酸进行了表征和比较,结果表明肉豆松酸、十五烷酸、棕榈酸、棕榈油酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、α-亚麻酸、花生酸、二十二烯酸11种脂肪酸在3种中药中含量差异明显,表明每种植物脂肪酸类型不同。根据脂肪酸的绝对含量和相对含量进行主成分分析和层次聚类分析,用于品种区分,有助于确保其安全性和有效性。

除了不同的品种外,对人参属中药同一品种的不同部位或不同品种的相同部位也进行了鉴别比较。通过UPLC/四级杆-飞行时间串联质谱法(Q-TOFMSE)对全株人参5个不同部位进行了代谢组比较研究,发现了能够区分根、茎/叶、花、浆果和种子的人参皂苷Re、人参皂苷Rc、人参皂苷Rg2、人参皂苷Rf、人参皂苷F1、人参皂苷Ro、人参皂苷Ra1、人参皂苷Rg1、越南人参皂苷Vina-R4等11个标志物,并通过“同株样品-市售样品”标志物交叉验证发现耐用标志物(固有差异、结构稳定),以耐用标志物为变量构建基于人工神经网络辨别模型,实现了人参不同部位之间及人参根掺假品的鉴别[20]。用于区分西洋参根、叶和花的主要皂苷涉及20 种,其中丙二酰人参皂苷Rb1、人参皂苷Rb1、人参皂苷Ro、丙二酰人参皂苷Rb2和丙二酰人参皂苷Rb1异构体最为重要[21]。一种基于UPLC/离子淌度四极杆飞行时间质谱法(IM-QTOF-MS)的非靶向代谢组学方法揭示了区分人参花、三七花和西洋参花的6 种鉴别标志物,人参皂苷Ra1、人参皂苷Ra1/人参皂苷Ra2的异构体和Ra3的异构体可作为三七花的特异性标志物,所得结果有助于准确区分3 种人参属植物的花蕾[22]。

基于HPLC、NMR 的代谢组学技术在区分人参属中药不同产地及炮制品中也有应用,建立的UPLC-Q-TOF-MS 和UPLC-MS/MS 化学图谱与多元统计分析相结合,用于人参皂苷及其白参、黑参和红参氨基酸的快速、灵敏的成分分析,有助于快速区分和鉴别含有相似化学成分的复杂中药[23]。此外,NMR 代谢组学可以同时区分不同品种的人参和不同产地栽培的同一品种的多个样品[34-35]。应用基于NMR 的代谢物组学分析方法有效地区分了来自韩国和中国的人参。发现7 种潜在鉴别标志物,其中戊二酸、琥珀酸、苹果酸、胆碱、葡萄糖和蔗糖在韩国人参样品中高表达,而谷氨酰胺在中国人参样品中含量丰富。因此,基于NMR的代谢组学方法适用于不同产地人参样品的鉴别[24]。此外,区域切除NMR 氢谱和多步主成分分析相结合的方法也被用于探究野生、栽培西洋参和亚洲人参代谢物差异,证实了该技术在不同品种人参样品鉴别分析中的有效性[25]。

4 人参属植物分子鉴定技术

传统鉴定方法的理论基础建立于分类群的性状特征分析,这些性状特征与环境紧密相关。从分子遗传学角度来看,物种性状特征的差异可追溯到基因型的差异,即在DNA 水平上的差异。因此,对基因组序列差异的比较研究无疑为植物的分类和鉴定提供了合理的方法。随着生命科学不断取得突破,分子生物学物种鉴定方法应运而生,此类方法应用DNA 分子标记技术,在中药原植物及其药材和饮片的鉴定中取得快速发展。众多新兴的分子技术为鉴别人参属中药提供了便利条件(各类分子鉴定技术的信息见表2),以下主要从基于DNA序列分析的序列分子鉴定技术和基于聚合酶链式反应(PCR)的DNA指纹鉴定方法两方面进行综述。

表2 常用分子鉴定技术特点及用途

4.1 基于DNA序列分析的序列分子鉴定技术

4.1.1 DNA 条形码技术 随着基因组方法的不断发展,分子鉴定技术受到广泛关注,其中DNA 条形码技术广为应用[37-42]。DNA 条形码是广泛使用的基于分子和计算的识别系统,旨在识别生物标本并将其分配给特定的物种,可以被认为是一个综合分类系统的核心,是生物多样性研究中的一种技术。在目前基于基因组的方法中,Hebert 等[43]提出的DNA条形码在现有物种的识别和未知物种的发现方面已有广泛应用。该技术是通过比较基因组中相对较短的标准DNA 片段,对物种进行快速、准确的识别和鉴定,在物种鉴定方面显示了广阔的应用前景。该鉴定技术操作主要步骤为样品采集、DNA 提取、条形码基因区域片段扩增、DNA序列测序及分析。

Liu等[44]以大样本数据为基础,开发了一个27 bp(5' -ATCACTCCTTTGCGGGAGTCGAGGCGG-3')的西洋参特异分子序列。BLAST 结果表明,此段序列为西洋参所特有,可以用于人参属药材的鉴定。廖保生等[45]依据三七的单核苷酸多态性(SNP)位点,开发了1 段三七所特有的分子序列(5'-AACCCATCATTCCCTCGCGGGAGTCGATGCGGA GG-3'),此段特异序列可以用于三七的鉴别。林凤越等[46]利用基于内转录间隔区2(ITS2)序列的DNA条形码技术鉴别人参与西洋参的种子,发现2 个物种ITS2序列长度分别为226、230 bp,且最大种内遗传距离远小于种间遗传距离。采用MEGA 5.0 对样品的ITS2 序列建立邻接(NJ)树,结果显示,人参与西洋参收集的各序列分别聚集为1 支,能够明显区分2 个物种。黄玉玲等[41]发现ITS 片段和psbA-trnH片段可用于三七、姜状三七及屏边三七的分子鉴定,matK序列可用于三七和屏边三七的鉴别。以上研究结果均表明,DNA 条形码技术为人参属药用植物的分子鉴定开辟了新道路。

4.1.2 位点特异性PCR 扩增 PCR 是指在体外将某一DNA 片段扩增,以获得大量的目的DNA 片段。一般PCR 运行30 个循环,即可得到几百万条目的DNA 片段。位点特异性PCR 鉴定(扩增阻碍突变系统或位点特异性PCR)是基于DNA 序列分析和PCR扩增的一种鉴定方法,通过比较DNA 序列,找到相互区别又稳定存在的变异位点(通常为碱基变异位点,如SNP位点),并设计相应引物进行扩增实现鉴定的目的。

Wang 等[47]通过核糖体外转录间隔区上存在的SNP 位点实现了三七和人参鉴别。蒋超等[48]通过多重位点特异性PCR 分析人参属的ITS、18S 和matK序列,发现人参、三七和西洋参分别出现约250、500、1000 bp 的特异性条带;利用BioEdit 软件校对分析特异性SNP位点后,发现三七花ITS序列第57、68、70、522 位分别为胸腺嘧啶(T)、T、鸟嘌呤(G)、T的特异性SNP位点,其他人参属植物均为胞嘧啶(C)、C、腺嘌呤(A)、A;采用多重位点特异性PCR 扩增,结果表明人参所有部位均扩增获得250 bp 的特异性条带,三七获得约500 bp 的特异性条带,西洋参获得约1000 bp的特异性条带,人参属其他植物包括竹节参、珠子参、羽叶三七均无条带。Chen 等[49]建立了一种基于SNP 的快速鉴别方法,基于ITS2、matK和psbA-trnH3 个区域的DNA 条形码进行分析,揭示了人参属药用植物的种内变异特征。人参和西洋参ITS2 的种间核苷酸多样性由2 个SNPs位点(32、43 bp)表示,C 和T 在32位和43位的组合为人参,T 和C 的组合为西洋参,西洋参32 bp 和三七28、140、207 bp 4 处SNP 位点可作为西洋参与其他三七种植物的鉴别依据。Wu 等[50]在功能性达马烯二醇合成酶(DS)基因中发现6个新的SNP位点,用于人参和西洋参的鉴定,结果表明,基于DS基因上SNP 位点的巢式PCR 对检测人参产品中的微量掺假具有较高的灵敏度和有效性。Nguyen 等[51]从人参属植物叶绿体基因组的蛋白编码区获得了7种特异性SNP位点,并筛选出18个dCAPS标记用于鉴定人参、西洋参、三七、竹节参、越南人参P.vietnamensisHa &Grushv.、屏边三七P.stipuleanatusH.T.Tsai &K.M.Feng和三叶人参P.trifoliusClare Hydock。该研究为人参品种的鉴定提供了宝贵的遗传信息和实用的标记体系,对人参产业的规范具有重要意义。

4.2 基于PCR技术的DNA指纹鉴定方法

以PCR 为基础的DNA 指纹鉴定方法主要包括RAPD、标记位点测序(STS)、特征扩增区段测序(SCAR)、RP-PCR、寡核苷酸引物PCR(OP-PCR)、单链构象多态性(SSCR-PCR)、小寡核苷酸DNA分析(SODA)、DAF、AFLP 等。虽然以上技术往往存在操作步骤繁琐、工作量大、结果重复性差等缺点,但无需测序工作,实验周期较短,且可获得大量种下变异信息。

王戎博等[52]利用人参的unigene为人参和西洋参之间的内含子长度多态性开发了一种分子标记,从而建立多重PCR 体系来鉴定人参和西洋参。刘丽等[36]利用RAPD标记研究了人参、西洋参与三七之间的遗传关系。通过PCR扩增分析基因的DNA指纹信息,根据不同引物PCR扩增的电泳模式,筛选出6个具有特定条带的引物:A-12、B-05、C-07、C-12、F-07、F-08。引物F-07和C-12可以区分人参与西洋参、三七种;引物B-05 和A-12 可以区分三七;引物C-07 和F-08 可以区分西洋参。以引物C-12 和F-07 的扩增结果为例,人参在600、488 bp处具有特异性标记,而西洋参和三七没有这样的条带。基于PCR的DNA指纹鉴定方法在人参属植物鉴别中的广泛应用,凸显该技术在鉴别方面的可行性。

5 中成药中人参属中药的精准鉴别

中药复方或中成药由于药味增加与使用辅料等原因,其化学组成更为复杂,此外由于原药材的表观性状、DNA 分子、显微特征等被破坏,中药提取物与中成药(特别是提取后入药)在所有中药应用形式(中药材、饮片、提取物、单方制剂、成方制剂)中真伪鉴别的难度最大。中成药鉴别比单一中药更具挑战性,如何区分中药复方制剂中的同属中药更是一项难度很大的工作。

5.1 多组学差异表征技术在中成药鉴别中的应用

非靶向代谢组学结合先进质谱扫描方法可以提供可靠的鉴别信息,使中成药中药味的准确鉴定成为可能。Zhang等[53]基于人参皂苷正离子源内裂解产物离子选择性监测的新颖中药特征图谱采集技术,在Vion IM-QTOF(高分辨)与QTrap 4500(低分辨)2 种质谱仪上通过靶向监测4 种苷元产物离子,建立了7 种人参属来源中药(人参、红参、人参叶、西洋参、三七、竹节参、珠子参)的对照特征图谱。继而通过非靶向代谢组学差异分析构建“鉴别标志物”,并成功用于15 种中成药中人参属中药(人参、西洋参、三七、红参)的鉴别。此外,Li 等[26]采用基于UPLC/IM-QTOF-MS结合非靶向代谢组学技术,对三七、三七叶、三七花样本进行多元统计分析,确定了27 个潜在的标记,建立了区分3 个部位的鉴别标志物。然后,基于UPLC I-Class/Vion IMSQTOF 系统地选择离子监测的12 种鉴别标志物的靶向监测,可以同时准确地从脑得生片、沈阳红药胶囊、心可舒片、颈痛颗粒等15 种不同的中成药中鉴别三七,建立的方法可有助于鉴别中药复方中以叶或花的非法替代。Yang 等[15]提出了基于LC-MS 代谢组表征和多元数据分析的指纹图谱的一种多指标检测方法来有效地区分人参、三七、西洋参,并在复方制剂中对其进行鉴定。采用LC-MS 指纹图谱方法对人参属样品的提取离子流图中的40 个主要人参皂苷进行分析,利用模式识别化学计量学方法对样品进行聚类分析,发现17 个诊断化学标志物,发现除了已知的人参皂苷Rf 和24(R)-拟人参皂苷F11外,人参皂苷Rs1可能成为区分人参和西洋参的新标志物。通过对上述多个诊断指标的监测,用这些标志物鉴别了40 种不同中药复方制剂中的人参、三七和西洋参。以上研究结果表明,利用组学差异分析技术通过大样本同时比较易混淆品种,构建每味中药的鉴别标志物,进而基于发现的标志物建立新的分析方法,通过一法实现多种中成药中人参类中药的鉴别,可以为含有相似化学组成的中药提供一种可靠的鉴别方法。

5.2 分子鉴定技术在中成药鉴别中的应用

与人参属单味药相比,中成药的成分往往相对复杂,因而对中成药中成分进行鉴定亦有很大难度。目前已有学者使用分子技术对中成药中人参类成分进行鉴定[54-55]。程春松等[56]使用多重等位基因特异性PCR(MAS-PCR),在SNP基础上对人参的ETS基因设计3 种特征性引物ETSR(5'-TTTGCAAGTCGTGTGAGTTG-3')、AgF(5'-GTGTTGGCA TAGTGTACGTTA-3')、PgF(5'-AGAGCAGTAAGCCTTGGAAAAT-3')进行实验,结果在人参类制剂中发现人参的特征条带为388 bp,西洋参的特征条带为501 bp。魏妙洁等[57]建立基于ITS2序列的DNA条形码分子技术对中成药三七片的人参属药用成分进行分子鉴定,结果发现三七、人参、西洋参ITS2 序列分别为28、28、19 条,长度均为230 bp;三七与人参、三七与西洋参的序列间均存在7 个稳定的SNP 位点。Lou等[58]基于TaqMan探针对中成药中的三七进行鉴定,结果显示25 批三七中成药中所有样品均可检测到三七的荧光信号。分子鉴定技术在含人参属植物中成药中成功应用可为建立其他中成药及中药材的精准鉴别技术提供基础。

6 总结与展望

组学是一种潜在的强大分析技术,能够区分人参属不同品种、不同生长部位、不同年限、不同种植地区及假冒掺伪,该技术具有快速和高通量的优点,能够在大样本分析的基础上实现精准鉴别。然而也存在一些局限性,组学多数需要依靠先进的技术平台,如GC-MS、LC-MS 和NMR;此外,缺乏相应的数据库,代谢物鉴定结果的准确度也受质疑。当前研究多数集中在主要活性物质,未来需要更深入地研究中药中更多组分,可以对所有成分进行表征,以捕捉整个化学信息,并掌握多类具有代表性的化学标志物,从而找到可靠的生物标志物,实现精准鉴别。此外,随着高通量测序技术各种数据库及生物信息学软件的飞速发展,人参基因组学将在中药材基原物种鉴定中得到广泛应用,这有助于实现中药材准确、快速鉴定,推动中药鉴定标准化。随着现代分析技术的快速发展和更完善的数据分析方法的提出,多组学日后将在推动中药精准鉴别的相关研究中占据一席之地。

近年来,分子标记技术发展迅速,迄今为止,已出现了多种分子标记技术并广泛应用于基因库构建、基因定位、作物遗传育种及植物亲缘鉴定等研究领域。但由于DNA 分子鉴定方法在中药中应用较晚,《中国药典》2020 年版中采用相关技术对中药材进行鉴别的案例较少,分子技术对人参属中药材不同部位之间的应用尚不完善。无论是从该技术本身出发,还是从其研究对象思考,都需要进一步发展,从而促进DNA 分子技术在中药材鉴别中的应用。分子鉴别技术具有强大的发展潜力,对中药材产业的发展具有重要意义。

在现有的技术条件下,单靠一种方法很难对中药进行准确的鉴定,将分子鉴定与多组学技术鉴别结合,既可从分子水平上对药材的真伪进行准确判断,又能为药材质量优劣的评价提供理论依据,具有良好的发展前景。实现中药精准鉴别、保证药品质量,对提高中药鉴定科学水平、保障临床疗效用药安全、维持药材市场秩序、推动中药标准化、促进中药产业向好发展具有重要科学意义和实际应用价值。

猜你喜欢
西洋参区分组学
区分“旁”“榜”“傍”
你能区分平衡力与相互作用力吗
“参”得人心的文登西洋参
金桥(2020年7期)2020-08-13 03:07:02
益气养阴西洋参
口腔代谢组学研究
基于UHPLC-Q-TOF/MS的归身和归尾补血机制的代谢组学初步研究
西洋参的前世 今生
基层中医药(2018年1期)2018-03-01 07:36:10
教你区分功和功率
代谢组学在多囊卵巢综合征中的应用
罪数区分的实践判定