中医药现代化是中医药发展的趋势,如何实现中医药的现代化,是近年来我国医学工作者关注和研究的热点问题。早在1997年年初,我国政府在《关于卫生改革和发展的决定》中明确提出“实现中医药的现代化”的目标,中医药的现代化是时代发展和我国国情的需要。
什么是中医药的现代化,就是在进一步继承发扬中医药特色和优势的前提下,广泛的吸收现代的科学技术和方法,或借助现代医学边缘学科的研究思路和成果,来有计划有目的有现实意义地对中医药学深入的研究和促进其发展,显著提高中医药学术水平,增强中医临床辩证指标的逐步量化,对中医基础理论的阐明,对临床更合理运用中医药,对于基本病和疑难病证的防治取得更大进展;中药新药的开发研制能力和中药的产业现代化水平大幅度提高,实现中医药学的全面发展和进步,最终使中医药学全面超越传统状态成为世界的先进医学之一。
蛋白质组学作为21世纪的新兴科学,它的出现和到来,给生命科学带来了蓬勃的生机。蛋白质是生命的外在表现,只有直接研究蛋白质在特定条件下的表达、分布、加工修饰及相互作用等信息,更深入地认识基因表达调控规律和所表达蛋白质的生物功能,也才能更深入的了解各种生命现象的本质。疾病的发生、发展及其药物治疗也主要发生在蛋白质水平。依据蛋白质化学及蛋白质组学的理论和技术来探索中医学理论的基本内涵、证候的蛋白质组基础以及从蛋白质组学水平探索中药药效的机理都可能成为中医药理论和治疗研究的突破口。
1、蛋白质组学与中医理论
中医理论的两个基本特点之一是整体观念,而蛋白质组学则是对细胞的、组织的或机体的全部蛋白质的表达和功能模式进行研究,两者均强调整体水平,因而,蛋白质组学的概念和中医认识疾病的整体性有一定的趋同性。中医精气学说是中医理论的核心内容,从中医的角度概括了生命的起源、本质和现象,是中医整体思想指导下对生命的认识。
有学者就认为,中医学的精的集中和综合表现就是基因组信息整体,生殖之精的集中和综合表现则是父母之精结合含有人体全部信息的基因组,形成全息的整体,相当于自然界原初的精(人体的零维弦),周身细胞也是特定信息的基因组整体,是全息基因组整体分化的产物。
脏腑之精的集中和综合表现则是具有特定脏腑信息某些基因甲基化的基因组整体。中医学的气是生命活动的动力,由精所化,在气得推动之下,脏腑器官组织才能相互传递信息,使机体处于和谐运动之中,蛋白质组由基因组所演化而成,参加对机体的反应并不是单一的蛋白质,而是由基因组根据作用环境和时间而应激产生系列蛋白质进行反应,即蛋白质组。
而蛋白质组的总的功能状态或者气场即气。所以气则是蛋白质组的集中和综合表现。精气学说作为中医学的整体概念,已经有几千年了,我们不可以随便否认它的存在和价值,只有接受新的观点来发展、以科学的态度丰富它的内涵,才能以中医学的整体思想为基础接受自然科学的优秀成果,而使自己走向科学技术的前沿。世界科学技术在逐渐走向整体化,而古老的中医学的选择也只能是接受还原分析观的科学技术的优秀的成果,才能将整个自然科学在整体思想的基础上统一起来。
2、蛋白质组学与中医证候学
证候是在致病因素作用下,机体内外环境各系统之间相互关系发生紊乱所产生的综合反应,是反映疾病处于某一阶段病因、病性、病位、病势等病理要素的综合性诊断概念。中医重视疾病某阶段机体的整体状态,传统中医学对疾病的认识侧重于整体、宏观、司外揣内,通过疾病表现在外的征象推测演绎疾病的病因、病性、病位,归纳出证的概念。证候是致病因子与体质因素相互作用的综合反应,这种综合反应的过程具有一定的物质基础,用现代科技手段和方法来揭示其物质基础并进行定量和定性对证候及辨证的规范化具有十分重要的意义。
如何使中医证候客观化、指标化及标准化是中医近现代致力走现代化之路研究的热门和关键性的问题。然而由于证的整体性、动态性和异病同证,同病异证等特征,很难用单一指标作定性、定量、定位的说明。因此证候的客观化研究采用综合指标,精选非特异指标进行特异组合,建立能反映证本质并能区别他证的定性、定量、定位综合实验指标,辅助四诊,确定证候诊断。刘为民等人进行了肝病中医证候的蛋白质组学研究,其认为从分子水平而言,证候不一,基因表达谱也不一样,“证”的本质是基因型及其表达,体外能用肉眼观察到的症状和体征变化具有其分子基础,是基因及其在mRNA、蛋白质水平差异的外在表现。
通过分子流行病学调查,综合mRNA、蛋白质等多种分子生物学标志物,引入分子生物学方法、蛋白质组学方法,如mRNA差异显示法、差异二维蛋白质电泳方法,可从mRNA、蛋白质水平探讨中医“证”的实质、证的分类、证的辨治、证的衍变规律,阐明证的基因表型、蛋白质表形及其转化。蛋白质组学研究基因的最终表达产物――具有活性的蛋白质,以蛋白质双向电泳和新型质谱分析为技术平台,研究不同条件和状态下蛋白质组的性质和变化规律,是后基因组时代的研究重点。
其代表方法为二维聚丙烯酰胺凝胶电泳,通过引入两个纬度两个完全独立的物化参数,经过两次垂直方向的分离,含多种蛋白质的样品展开成为有近千个蛋白点的繁星图,利用计算机数字图象处理系统和大型统计分析软件,对不同疾病或不同证候与对照样品的蛋白质进行比较,寻找具有统计学意义和丰度差异的蛋白点,并根据测得的蛋白质及氨基酸的实验数据,到网上蛋白质组基因组数据库中,利用生物信息的方法进行比较研究,或许是中医药现代化的可取之路。
3、蛋白质组学与中药现代化
中药是我国劳动人民在长期与疾病斗争中总结保留下来的宝贵财富,几千年来为我国人民的健康和生息繁衍做出了巨大的贡献。现代社会的发展,人们将更多的眼光放到天然物品上来,中药作为天然药物,受到世界的关注。但中药是建立在实践经验基础之上,受中医药理论的指导,中药是如何在体内发挥作用,它的药理成分或有效成分是什么,都是中医药工作者研究的重点,也是中医药走现代化之路让世界所认可需要解决的根本问题。
然而中药材中所含化学成分非常复杂,基于以往的分析技术,进行多组份同时分离筛选存在很多困难,采用有效部位加以描述,难以准确确定其中的有效成分。而中药复方的化学研究由于其复杂性和整体性,更加难以确定其中的有效成分。况且由于单味药材的化学研究尚未解决,多味药相互作用过程的化学成分研究更是有待进一步深入。这是从传统化学成分研究角度研究中药所遇到的难题。中药制剂有效部位或有效成分进入人体发挥作用,必然会引起从遗传信息到整体功能实现中的分子、细胞、器官、整体多个层面的结构与功能状态的改变,调节这些层面的结构与功能的本质是基因,而直接的作用者主要是蛋白质。
因此,以蛋白质表达为指标,以蛋白质调控改变和功能修饰为研究方向,进行中药复方有效部位或有效成分多组份、多环节、多靶点治疗调整作用的研究是一个可取的方向。具体来说,以蛋白质组学理论为指导,对中药制剂有效部位或有效成分作用靶点识别的大量结果,进行系统化分析和整理,从而建立系统化的生命模式背景,以及中药制剂有效部位或有效成分作用靶点的识别体系,进而可以指导和预见中药材或制剂中化学成分的发现和分离。
与疾病相关的靶基因作为中药作用的最本质的治疗指标,可望对中药制剂有效部位或有效成分的识别研究取得突破性进展。或许在蛋白质组时代可从分子水平揭示中药复方作用机制。同时,通过功能基因组和蛋白质组的研究,在了解遗传信息表达和调控规律基础上,用控制遗传信息的方式来促进中药材有效成分的细胞培养合成,以蛋白质的丰度或表达为指标,对作用靶点识别,建立作用靶点的识别体系并进行系统化分析归纳,找出相似作用方式的相关成分,还可以找出一些濒危药材的替代品,生物制药以成为当今社会的热点。
中药指纹图谱是现今研究中药乃至世界各国植物药制剂的物质基础和作用机制的一种新的模式或体系,然而现在人们更多的关注是中药生物指纹图谱,就包括了中药基因指纹图谱和中药蛋白质指纹图谱,中药蛋白质组学指纹图谱,可在分子水平上丰富整个中药指纹图谱研究体系。
无论是中成药二次开发,还是中药新药研究,一个关键问题需要解决,就是在分子水平上研究解决化学成分(物质基础)和药理作用、药效活性的相关性,而其中,通过蛋白质组学的研究得到的蛋白质组学指纹图谱就具有很高的说服力。从中药新药研究出发,可在开始研究阶段,即同时进行化学成分指纹图谱和蛋白质组指纹图谱的研究,一举达到建立同时体现化学和分子生物药效信息的蛋白质指纹图谱。这样,中药新药开发研究乃至整个中医药理论将会增添更多的方法和内容。实现中医药质的飞跃。
4、小结
传统中医学现代化,必须和最先进的科学技术接轨,利用自己整体的特色接纳一切科学技术的优秀成果,使自己保持整体特色的情况下,丰富和发展自己,走向世界科学技术的高峰。利用蛋白质组学的理论与方法探索研究中医药学以及从蛋白质组学水平探索中药药效的机理都可能成为中医药药学发展的突破口。
当然,就目前而言,蛋白质组学研究的最常用的对象还是单个细胞,即单一细胞的全套蛋白质及其表达模式。对临床组织样本进行研究,寻找疾病标记,是蛋白质组研究的重要方向之一。但临床样本都是各种细胞或组织混杂,而且状态不一,中医证候又具有一定的不确定性,蛋白质组研究技术手段本身还在不断的完善之中,因此,利用蛋白质组学的理论与方法研究中医理论还存在一定的困难。但蛋白质组研究进展十分迅速,不论基础理论还是技术方法,都在不断进步和完善。
多种细胞的蛋白质组数据库已经建立,相应的国际互联网站也层出不穷。鉴于此,科学家们呼吁蛋白质组学研究应从目前的发现模式(discovery mode)走向浏览模式(browsing mode),以便全世界科学家可以象共享基因组学一样共享蛋白质组学研究成果。蛋白质组研究把进一步揭示生命本质提高到了一个全新水平,也可能为揭示中医理论内涵提供前所未有的机遇,而能否把蛋白质组学的研究进展用于和怎样用于中医和中西医结合研究则是我们面临的挑战和机遇。在走中医药现代化的路上值得我们思考。
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