生物分子相互作用分析技术在中医药研究中的应用.doc

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1、第三章生物分子相互作用分析技术在中医药研究中的应用中药是我国巨大的医药宝库，有着数千年的悠久历史，在长期的实践中形成独特的理论体系并积累了丰富的临床经验，使中药作为重要的天然药源宝库受到世界瞩目。但由于中药的药物作用机理和毒理作用不明确以及新药有效成分的筛选缺乏科学性这些弊端，制约了中医药的发展。近年来随着现代分子生物技术的迅猛发展，运用现代生物技术手段研究中医药是实现中医药现代化的重要突破口。目前现代生物技术已经开始应用于中医药研究领域，如中医药药理模型的建立、中药新药的筛选和研制等。中药的活

2、性成分及其作用机理尚不明确，是制约中药现代化、国际化的关键。采用生物技术研究中药进入机体内的代谢过程，进而了解中药结构的改变及所形成的各种成分变化，对于研究中药的作用机理具有十分重要的意义。中药提取物成分复杂且各组分间可能存在的各种相互作用（协同作用、拮抗作用等），因而对其进行生物活性分析难度很大。基因芯片可以建立方剂或药物的基因表达谱，并通过处方分析，优化靶标观察不同中药成分的作用及不良反应。近年来，我国学者从分子生物水平及基因水平上揭示了中药砒霜对于急性早幼粒细胞诱导分化，促使癌细胞凋亡的机

3、理，并得到世界医学界的公认。最近报道，半胱氨酸酶的激活可能是砒霜诱导Namalwa细胞凋亡的机制之一。因此，应用现代生物技术方法来解决中医药所面临的问题是非常重要而且必要的。在现代药物研究中，生物分子相互作用分析技术（BiomolecularInteractionAnalysis，BIA）作为一种有效的技术手段被广泛应用于候选药物的高通量筛选、药物靶点确认、药物结构优化以及早期药物毒理学研究中。该分析技术，尤其是对小分子化合物、天然产物、蛋白质、多肽或其他生物分子间结合作用的定量研究，为研究者提

4、供了一种有效的工具，提供分子间结合的高度精确且与生理学相关的数据。特别是在过去的10年里，基于表面等离子共振（SPR）技术的现代生物传感器已经成为生物分子相互作用实时分析的标准技术。SPR技术的主要优点在于它能分别检测结合和分离动力学特征，并且具有高灵敏度、重复性好和样品消耗量少的特点。因此，SPR生物传感技术几乎在现代药物研发过程的每一个步骤中都得到越来越多的应用。目前，国内已有部分研究学者将生物分子相互作用分析技术引入到中医药方面的研究中，内容主要涉及以下几个方面：1．药物作用靶点的确认对于

5、药物的作用机理研究，特别是在分子生物学层面上，确认药物靶点是至关重要的。只有真正搞清参与药物作用的靶蛋白，才能进一步阐明药物的作用机制和信号传导途径。尤其是中药复方药剂，可能存在多个有效成分和多个靶点的协同相互作用，因此有必要采用一种简单、快速的技术，确认药物活性成分对靶点存在特异性结合作用。SPR能通过单次实验，研究化合物与多个靶标结合的特异性。将多个候选靶蛋白平行固定于传感芯片表面，药剂则流经芯片表面。通过对结合信号的检测（药物和靶点间的特异性结合会产生结合信号），可直接检测药物与靶标的相互

6、作用，快速的确定候选靶蛋白中真正的药物作用位点。北京的李泽琳教授开展了利用中药复方抵抗艾滋病病毒得研究工作。通过对单味药、复方进行筛选，对具有抗病毒和可增强机体免疫功能的方药，并结合中医辨症，以滋阴清热、益气补血等原则，进行重组形成复方。同时，结合现代生物学手段，应用SPR技术确认了该复方对GP41融合蛋白和HIV蛋白酶具有抑制作用。1．中药活性成分的寻找和确认在传统中药复方中，通常含有多种成分。为了阐明药物作用机理，搞清楚复方中的主要活性成分显得至关重要。传统的细胞学检测方法耗时长、成本高且结

7、果假阳性比率较高。而运用SPR技术，可以快速准确的确认中药中的活性成分，其主要方法是先将已确认的药物靶点固定在传感芯片上，同时应用液相色谱技术将中药复方做初步的组分分离。把分离后的组分依次流过芯片上结合的靶点，检查其产生的结合信号，结合信号的产生表明样品中含有可以和药靶之间发生特异性结合的活性成分组分。应用层析技术对该样品进行进一步的组分分离后。将洗脱得到的组分再次和药靶蛋白作相互作用检测，通过比较结合信号，确认活性成分。最后结合高效液相色谱技术或质谱分析技术，鉴定活性成分的内容。在研究复方制剂

8、祛毒增宁胶囊(ZL-1)对乙肝病毒的抑制作用中，研究者通过检测HbsAg蛋白和多种中药复方中提取物的相互作用，确认人衔草(JH)是有效组分，其通过对HbsAg蛋白的结合作用，可有效抑制病毒颗粒在外周血中的释放。在胡桃提取物抗HIV-1病毒的研究中，研究人员将GP-41跨膜蛋白和HIV整合酶这两个作用靶点蛋白固定于生物传感芯片上。应用植物化学柱层析等技术对胡桃进行提取分离，并进行相应的相互作用检测。实验结果表明提取物中的有效成分B抗HIV的作用靶点为HIV整合酶，而有效成分E对GP-41跨膜蛋白和