本草基因組學(xué)

陳士林，宋經(jīng)元

摘要：中醫(yī)藥學(xué)對世界醫(yī)藥學(xué)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是人類基因組計(jì)劃的提出和完成，對人類疾病的認(rèn)識和治療開啟了全新篇章。由于中藥原植物基因組信息缺乏，中醫(yī)藥學(xué)和現(xiàn)代生命科學(xué)之間缺乏溝通的橋梁，新興的前沿生命科學(xué)技術(shù)難以用于傳統(tǒng)中醫(yī)藥研究，如對于中藥道地性形成和維持的遺傳機(jī)制缺乏深入了解，已嚴(yán)重影響了我國道地藥材的資源保護(hù)和新品種選育；中藥藥性研究主要集中在化學(xué)和藥理方向，其生物學(xué)本質(zhì)認(rèn)識不足從根本上制約中藥藥性的深入研究；大多數(shù)藥用植物有效成分含量低，分離提取需要消耗大量原料，對天然資源造成極大破壞；中藥基因資源是珍貴的國家戰(zhàn)略資源，國際競爭嚴(yán)峻，韓國、美國、日本等國家已啟動(dòng)人參、甘草、茯苓等中藥基原物種全基因組研究，對我國傳統(tǒng)中藥研究領(lǐng)域造成極大挑戰(zhàn)。在此背景下，筆者將組學(xué)技術(shù)引入中藥學(xué)研究，提出本草基因組學(xué)（herbgenomics）學(xué)科概念，即利用組學(xué)技術(shù)研究中藥基原物種的生物遺傳信息及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，闡明中藥防治人類疾病分子機(jī)制的學(xué)科，從基因組水平研究中藥及其對人體作用的前沿科學(xué)。主要理論體系涉及中草藥結(jié)構(gòu)基因組、中草藥功能基因組、中草藥轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組、中草藥代謝組、中草藥表觀基因組、中草藥宏基因組、中藥合成生物學(xué)、中藥基因組學(xué)、中藥生物信息學(xué)等9大內(nèi)容。本草基因組學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法包括9大技術(shù)：高通量測序技術(shù)、遺傳圖譜構(gòu)建技術(shù)、物理圖譜構(gòu)建技術(shù)、基因文庫構(gòu)建技術(shù)、突變體庫構(gòu)建技術(shù)、組織培養(yǎng)及遺傳轉(zhuǎn)化、蛋白質(zhì)分離純化與鑒定技術(shù)、4大波譜技術(shù)及聯(lián)用、基因組編輯技術(shù)等?；诒静莼蚪M學(xué)的理論體系與實(shí)驗(yàn)技術(shù)，形成了該學(xué)科的7大應(yīng)用方向：藥用模式生物研究、闡明道地藥材形成機(jī)制、基因組輔助育種、基因資源保護(hù)與利用、中藥質(zhì)量評價(jià)和控制、中藥新藥研發(fā)、指導(dǎo)相關(guān)學(xué)科研究。本草基因組學(xué)作為新興學(xué)科，一方面從基因組水平研究基因序列的多態(tài)性與藥物效應(yīng)多樣性之間的關(guān)系，研究基因及其突變體對不同藥物作用效應(yīng)差異的影響，從蛋白質(zhì)組學(xué)角度研究中藥作用靶點(diǎn)，特別是中藥復(fù)方的多靶點(diǎn)效應(yīng)，指導(dǎo)藥物開發(fā)及合理用藥；另一方面建立含有中藥活性成分的中藥原植物基因組研究體系，系統(tǒng)發(fā)掘中藥活性成分合成及優(yōu)良農(nóng)藝性狀相關(guān)基因，解析代謝物的合成途徑、代謝物網(wǎng)絡(luò)及調(diào)控機(jī)理，創(chuàng)新天然藥物研發(fā)方式，推動(dòng)中藥農(nóng)業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

來源出版物：中國中藥雜志, 2016, 41(21): 3881-3889

入選年份：2016