崔純瑩　蔣雪云　李 珊　趙 明

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基因藥學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在藥劑學(xué)教學(xué)中的滲透與探索*

崔純瑩①蔣雪云①李 珊①趙 明①

[摘要]目的：通過掌握藥劑學(xué)發(fā)展的新進(jìn)展，探討基因藥學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在藥劑教學(xué)的新思路。方法：以基因治療為思路強(qiáng)化藥劑學(xué)載體的設(shè)計(jì)方法，通過基因遞送載體研究強(qiáng)化基因載體評價(jià)手段，引入基因藥學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。結(jié)果：熟悉siRNA加載與測定技術(shù)并依此進(jìn)行新藥設(shè)計(jì)，成為藥學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生、教師及研究人員必備的知識和技能，明確使學(xué)生掌握該知識和技能是生物學(xué)時(shí)代教學(xué)內(nèi)容改革的重要任務(wù)，能夠適應(yīng)生物學(xué)時(shí)代藥學(xué)教育教學(xué)內(nèi)容的改革需求。結(jié)論：現(xiàn)代藥劑學(xué)已進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，探討基因藥學(xué)在藥劑學(xué)教學(xué)中的作用和應(yīng)用，使新型現(xiàn)代藥劑學(xué)的教學(xué)具有更廣闊的教學(xué)內(nèi)涵和外延。

[關(guān)鍵詞]藥劑學(xué)；基因藥學(xué)；基因載體；實(shí)驗(yàn)技術(shù)

①首都醫(yī)科大學(xué)化學(xué)生物學(xué)與藥學(xué)院 北京 100069

崔純瑩,女,(1977-),博士，副教授。首都醫(yī)科大學(xué)化學(xué)生物學(xué)與藥學(xué)院，從事藥劑學(xué)研究工作。

[First-author’s address]School of Chemical Biology and Pharmaceutical Sciences,Capital Medical University,Beijing 100069.

20世紀(jì)90年代以來，我國的藥學(xué)教育取得了快速的發(fā)展，并與生物學(xué)、材料學(xué)、數(shù)學(xué)及化學(xué)等多學(xué)科進(jìn)一步融合，發(fā)展出廣闊的藥學(xué)的外延領(lǐng)域。藥劑學(xué)是研究藥用劑型的基本理論、處方設(shè)計(jì)、工藝篩選、生產(chǎn)環(huán)境、貯存條件、體內(nèi)外監(jiān)測及合理應(yīng)用的綜合性藥學(xué)學(xué)科，既具有很強(qiáng)的工業(yè)應(yīng)用性，又具有很強(qiáng)的臨床實(shí)踐性。

為適應(yīng)新藥研發(fā)和臨床應(yīng)用的需要，藥劑學(xué)已從單學(xué)科的教學(xué)拓展為多學(xué)科的聯(lián)動(dòng)教學(xué)，教學(xué)手段從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)到生產(chǎn)技術(shù)，甚至規(guī)模生產(chǎn)，教學(xué)模型從動(dòng)物水平到器官水平，甚至分子水平，預(yù)示著藥劑學(xué)的教學(xué)發(fā)展正向著多層次、多角度的方向進(jìn)步[1-2]。對于以藥學(xué)為基礎(chǔ)，綜合醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、數(shù)學(xué)、生物、物理及化學(xué)等多學(xué)科知識的體系，醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識的建立具有重要意義，對于深化藥劑學(xué)的教學(xué)廣度、深度均具有重要影響。

1　基因藥學(xué)是生物學(xué)時(shí)代藥劑學(xué)教學(xué)改革的方向

人類基因測序工作完成之后，醫(yī)藥領(lǐng)域已進(jìn)入人類后基因時(shí)代，藥劑學(xué)與基因的關(guān)系已進(jìn)一步拉近。根據(jù)基因的作用，藥劑學(xué)研究形成了兩個(gè)前景明確的大方向：①以基因?yàn)榘械乃巹W(xué)研究。通過藥物與靶基因的相互作用來設(shè)計(jì)靶向性載體，提高藥物療效和安全性，調(diào)控藥物的吸收、分布、代謝和排泄，根據(jù)個(gè)體基因特性，以及基因變異所致的患者對藥物的不同應(yīng)答，針對特定患者群體研發(fā)新型制劑；②以siRNA等為藥的藥劑學(xué)研究。在適宜運(yùn)載系統(tǒng)的幫助下將外源siRNA導(dǎo)入人體，與同源mRNA結(jié)合并使之降解，從而抑制相應(yīng)基因表達(dá)，即產(chǎn)生基因沉默效應(yīng)。siRNA作為新的基因藥物使治愈基因相關(guān)疾病成為可能，如治愈癌癥、愛滋病、心腦血管疾病、病毒感染及代謝紊亂等遺傳性疾病[3-5]。在藥劑學(xué)的處方設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)分析及制備工藝等研究領(lǐng)域，特別是未來高端的藥物制劑專業(yè)人才，需要具有醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和較強(qiáng)的生物學(xué)科背景，使其在藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中能夠跟上知識的發(fā)展不斷創(chuàng)新。

2　生物學(xué)性質(zhì)的藥劑學(xué)教學(xué)改革的思路與探索

2.1以基因治療為思路 強(qiáng)化藥劑學(xué)載體的設(shè)計(jì)方法

基因治療作為一個(gè)嶄新的治療平臺，適用于大多數(shù)疾病。早期的基因治療研究興趣，大都集中在以基因?yàn)榘械难芯?，從而引發(fā)了藥物制劑的第二代、第三代靶向性制劑設(shè)計(jì)與研究。20世紀(jì)中期開始，基因替代身體、器官、組織、甚至細(xì)胞，成為藥物研究的靶點(diǎn)，國際科學(xué)界開始注重以基因?yàn)樗幍乃帉W(xué)研究，而核酸成為具有巨大潛力的革命性新藥?；蛑委熓菍⒕哂兄委熜阅康幕?qū)牖颊唧w內(nèi)并使其有效表達(dá)從而達(dá)到治療遺傳性疾病或獲得性功能缺損疾病的治療手段?；蛑委煟孩倏梢酝ㄟ^阻礙或者消除病變細(xì)胞內(nèi)的突變基因，來糾正遺傳缺陷以達(dá)到治療癌癥、白化病、地中海貧血、肌肉萎縮癥以及鐮刀型貧血癥等先天遺傳病、或多重基因共同影響所造成的遺傳疾病，例如冠狀心臟疾病、高血壓及中風(fēng)等疾病的目的；②基因治療也可以直接輸送遺傳物質(zhì)至人體靶細(xì)胞，通過調(diào)控基因表達(dá)、調(diào)控蛋白表達(dá)，達(dá)到治療遺傳性疾病、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及一些后天疾病的新型治療手段[4-9]。

隨著疾病與基因相互關(guān)系的深入研究，基因藥學(xué)通過基因表達(dá)特征指導(dǎo)載體的個(gè)體化設(shè)計(jì)，優(yōu)化基因轉(zhuǎn)染率，降低治療風(fēng)險(xiǎn)，并以此作為平臺開發(fā)新型制劑，提高藥物的安全性和有效性。在藥劑學(xué)的載體設(shè)計(jì)教學(xué)工作中，可以嘗試以抗腫瘤siRNA與載體的相互作用為示范，講解相關(guān)文獻(xiàn)中常用的藥學(xué)、化學(xué)及生物學(xué)研究技術(shù)，以幫助學(xué)生掌握全面性的研究進(jìn)展，盡快抓住國際上藥劑學(xué)研究的焦點(diǎn)領(lǐng)域。

2.2通過基因遞送載體研究 強(qiáng)化基因載體評價(jià)手段

在過去的20年間，基因輸送系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。病毒在長期自然進(jìn)化過程已經(jīng)能夠具備克服每個(gè)障礙的職能，但其潛在的致病危險(xiǎn)，且病毒表面成分會(huì)引起人體免疫反應(yīng)，限制了其基因輸送的臨床應(yīng)用。物理方法直接導(dǎo)入核酸方法雖然簡單可行，但輸送效率低而且缺乏對特定疾病的有效策略[5-6]。合成非病毒載體系統(tǒng)由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)的靈活性，輸送的安全性以及易于制備的特點(diǎn)，合理化構(gòu)建的基因載體有可能實(shí)現(xiàn)核酸輸送必須的所有功能。siRNA作為治療藥物目前可以對很多蛋白實(shí)現(xiàn)基因沉默而起到治療疾病的目的。傳統(tǒng)化學(xué)藥物的靶點(diǎn)僅僅局限于特定的受體、離子通道和酶；生物技術(shù)藥物如單克隆抗體或者細(xì)胞因子類主要是遞送到細(xì)胞表面或者血液中；而siRNA藥物可以將靶mRNA作為遞送目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)基因調(diào)控[10-12]。siRNA在臨床治療中非常有潛力。RNA干擾作用是伴隨翻譯而不是轉(zhuǎn)錄，因此不會(huì)干擾染色體DNA，并減少了DNA基因治療中可能產(chǎn)生的基因突變。同時(shí)，siRNA發(fā)揮治療作用時(shí)是通過與mRNA相互作用，而不是蛋白，能夠減少合成前可能生成的有害蛋白[13-14]。

若借助適宜的載體，一旦使得siRNA在生物體內(nèi)的穩(wěn)定遞送及靶向性問題得以解決，其在臨床的應(yīng)用必將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，siRNA的基因治療將有望替代傳統(tǒng)的治療手段。目前，國際上對siRNA所引發(fā)的醫(yī)藥研究的質(zhì)變認(rèn)識深刻，siRNA成為國外醫(yī)藥領(lǐng)域多學(xué)科追逐的焦點(diǎn)，但目前國內(nèi)對于siRNA技術(shù)的意義和發(fā)展前景的認(rèn)識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，國內(nèi)各大藥學(xué)院的研究工作，特別是教學(xué)內(nèi)容中涉及甚少。因此，應(yīng)迅速認(rèn)識到基因與藥學(xué)的關(guān)聯(lián)性與重要性，調(diào)整教學(xué)思路，拓展新的藥劑學(xué)基礎(chǔ)理論與技術(shù)手段。

2.3基因藥學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在藥劑學(xué)教學(xué)改革中的應(yīng)用

隨著基因測序與核苷酸合成技術(shù)的突破性發(fā)展，反義寡核苷酸作為基因治療的手段已在包括腫瘤基因治療、病毒治療、慢性粒細(xì)胞白血病以及慢性肝炎等多種基因治療開展了大量的應(yīng)用研究。

(1)基因藥學(xué)的研究可從基因載體的設(shè)計(jì)與合成、基因運(yùn)載的有效性評價(jià)兩個(gè)方面入手，著眼于原創(chuàng)性的合成出一系列遞送有效、性質(zhì)穩(wěn)定、質(zhì)量可控及體內(nèi)安全的載體材料，在多種腫瘤細(xì)胞水平、多種動(dòng)物水平進(jìn)行評價(jià)與篩選，將有效化合物的性質(zhì)、特征及制備工藝進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，建立系統(tǒng)的化合物數(shù)據(jù)庫。

(2)以掃描電鏡、透射電鏡和共聚焦顯微鏡形態(tài)學(xué)觀察技術(shù)解析siRNA與載體的狀態(tài)與粒徑，可在納米級水平直觀地觀察加載siRNA的微粒形態(tài)；以差示掃描量熱儀、差熱分析儀能量分析測試技術(shù)對所測量體系的熱焓隨溫度變化的特征來判別siRNA加載的真實(shí)性；以體外細(xì)胞模型進(jìn)行腫瘤細(xì)胞生長抑制實(shí)驗(yàn)技術(shù)得到siRNA轉(zhuǎn)染效率與抑制腫瘤生長的效應(yīng)關(guān)系[15]。

(3)熟悉siRNA加載與測定技術(shù)并依此進(jìn)行新藥設(shè)計(jì)，熟練掌握siRNA載體研究的定性、定量測定技術(shù)，是藥學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生、教師及研究人員必備的知識和技能，及時(shí)教授學(xué)生這些知識和技能是藥劑學(xué)教學(xué)改革的重要任務(wù)。

3　結(jié)語

藥劑學(xué)是藥學(xué)學(xué)科的重要二級學(xué)科，是藥學(xué)學(xué)科中的應(yīng)用性學(xué)科，對臨床用藥和新藥研發(fā)具有重要的作用。隨著醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、物理及化學(xué)等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，藥劑學(xué)在新技術(shù)、新制劑、新材料、新制備技術(shù)、新評價(jià)方法以及新遞送系統(tǒng)等方面都進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，藥劑學(xué)的教學(xué)思想和教學(xué)內(nèi)容應(yīng)向更開闊的思路去改進(jìn)[16]。

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Penetration and application of gene technology in the teaching of pharmaceutics

/CUI Chun-ying,JIANG Xue-yun,LI Shan,et al//China Medical Equipment,2016,13(3):134-136.

[Abstract]Objective:Through the development of pharmaceutics,new progress of genetic medicine technology was explored in the pharmaceutical teaching field.Methods:In thought of gene therapy to strengthen the design of phamaceutical carrier,improve the evaluation method of carrier through gene delivery research,therefore introduce the gene pharmaceutical experiment technology.Results:Students,teachers and researchers of pharmacy,medicine,chemistry,biology should understand and master siRNA loading and measuring technology,siRNA carrier with qualitative and quantitative technology.

To make the students master the knowledge and skills of genetic medicine technology is an important task in pharmaceutical teaching content reform.Conclusions:In order to adapt to the teaching demand of chemical biology and pharmaceutical science,the application and function of the genetic medicine technology,should be elucidated clearly to help graduate students to master the research progress of the gene drug carrier as soon as possible.

[Key words]Pharmaceutics;Gene delivery;Gene carrier;Experimental technique

收稿日期：2015-11-20

作者簡介

*基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金(81502688)“RGDS共價(jià)修飾的納米金剛石：遞送siRNA的新型腫瘤靶向載體研究”；北京市屬高等學(xué)校高層次人才引進(jìn)與培養(yǎng)青年拔尖人才培育計(jì)劃(2013-2015)、首都醫(yī)科大學(xué)自然科學(xué)基金(2015ZR15)“運(yùn)載腫瘤新血管生成siRNA的“RGDS-納米金剛石”研究”

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.040

[文章編號]1672-8270(2016)03-0134-03

[中圖分類號]R91

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A