中藥基因芯片技術(shù)的研究進展

趙莉媛 呂奇鵬

（1.青海畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海湟源 812100；2.西寧市野生動物園，青海西寧 810008）

中藥基因芯片技術(shù)的研究進展

趙莉媛1呂奇鵬2

（1.青海畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海湟源 812100；2.西寧市野生動物園，青海西寧 810008）

基因芯片技術(shù)是在最近10年左右的時間才發(fā)展起來的一門新技術(shù)。本文對基因芯片技術(shù)的概念、原理以及在中藥研究中的應(yīng)用進展進行了綜述和展望。

基因芯片；原理；中藥

基因芯片以高通量、多因素、微型化和快速靈敏的特點而見長、能夠針對中藥的多成分、多途徑、多系統(tǒng)、多靶點的作用特點而進行系統(tǒng)深入的研究。中藥化學(xué)成分復(fù)雜，有效成分不清且定性定量仍有困難，個體差異大，現(xiàn)代科學(xué)理論的支持不夠[1]。基因芯片技術(shù)主要應(yīng)用于基因表達譜分析、新基因發(fā)現(xiàn)、基因突變、多態(tài)性分析及監(jiān)測基因組整體轉(zhuǎn)錄表達情況[2]，為探索中藥作用靶點、藥物篩選、中藥成分鑒定、道地藥材鑒別等現(xiàn)代中藥研究開辟了嶄新的領(lǐng)域。

1 基因芯片技術(shù)原理

1.1 基因芯片的概念

基因芯片又稱DNA芯片，是最常見的生物芯片之一?；蛐酒夹g(shù)是建立在基因探針和雜交測序技術(shù)上的一種高效快速的核酸序列分析手段。將數(shù)以萬計的DNA探針片段有序地固化于支持物表面上，產(chǎn)生二維DNA探針陣列，然后與標記的樣品進行雜交，通過檢測雜交信號來實現(xiàn)對生物樣品的快速、并行、高效地檢測或診斷[3]。

1.2 基因芯片的技術(shù)特點

基因芯片技術(shù)的特點的核心是微型化。芯片每平方厘米固體表面上可固定104個DNA片段、數(shù)萬個基因。一次分析可得到數(shù)萬個基因的表達信息。微型化的另一方面是樣品用量與試劑用量的微量化，用納克級的mRNA、微升級的雜交液就能分析成千上萬個基因的表達信息。這些都是其它研究技術(shù)所無法比擬的[4]。

2 中藥作用靶點與作用機制

在DNA芯片的表面，以微陣列的方式固定大量并行的寡核苷酸或cDNA探針，藉此可以對生物體整個基因組的基因表達進行測定，從而確定藥物作用的靶點。DNA芯片可以從疾病及藥物兩個角度對生物體的多個參量同時進行研究，以發(fā)掘藥物靶點并同時獲取大量其他相關(guān)信息。因此在這種情況下，任何一元化或相對一元化的分析方法均不及DNA芯片的分析手段更具有優(yōu)勢?；蛐酒夹g(shù)有助于識別藥物相應(yīng)的靶序列，分析整個基因組藥物作用，監(jiān)視藥物治療反應(yīng)中的基因表達改變，并觀察藥效[5]。

3 確定中藥有效部位

由于中藥品種繁多，成分復(fù)雜，選擇療效確切、作用機制明確的藥物難度較大?；蛐酒夹g(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展有可能簡化研究的過程和大大降低研究的難度?？梢赃x擇特定的疾病模型。提取其病理情況下的RNA，反轉(zhuǎn)錄成cDNA后，建立該疾病的基因芯片，并以此檢測藥物作用后基因的表達差異，從而對單味藥的各種化學(xué)成分或不同的復(fù)方進行篩選和分析，找出確定的有效成分或合適的組方供進一步進行新藥研究。

4 中藥材鑒定

基因芯片用于中藥品種的快速、準確、自動化鑒別，已有不少進展。這一技術(shù)的前提是獲取不同中藥樣本的特異性基因序列，即基因分型。研究者找出某種中藥品種的特定基因或DNA序列后，將這些特定序列作為探針固定于玻片上，制成基因芯片。當一個來自植物或動物的中藥樣本中，含有可以與之互補的特定基因片段時，基因芯片即可以將其測試出來。如果在單片芯片上固定了足夠多的來自不同中藥樣本的特有基因序列，則此種芯片就可以用于多種中藥樣本的鑒別，使分析時間大大減少，極大的提高了鑒定效率。但目前對中藥的特征DNA序列知之甚少，遠不能滿足基因序列分析鑒定中藥的要求。要實現(xiàn)基因芯片技術(shù)鑒定中藥，必須全面研究中藥的基因組特征，實現(xiàn)藥材真?zhèn)舞b別系統(tǒng)基因庫標準基因圖譜的建立。

5 中藥新藥篩選

篩選雖不是發(fā)現(xiàn)中藥新藥的惟一途徑，但對創(chuàng)新藥物來講，篩選是必不可少的手段和途徑，將中藥材進行分類、鑒定，并經(jīng)過粗提、色譜等方法分離成各種成分，然后通過核磁、質(zhì)譜等方法確定其化學(xué)性質(zhì)，最后將所有數(shù)據(jù)輸入已經(jīng)構(gòu)建的天然化合物數(shù)據(jù)庫。這樣建立的天然化合物庫具有多樣化、標準化和系統(tǒng)性等特點。然后通過初篩、復(fù)篩得到活性化合物，深入篩選得到相應(yīng)的先導(dǎo)化合物，進而在進行確證篩選得到候選藥物。

6 展望

中醫(yī)藥學(xué)強調(diào)綜合療效、治標治本，標為癥狀，本為病因，在對一些病因較為明確的疾病研究中，通過生物芯片對藥物成份譜與基因表達譜進行綜合研究，在克服簡單地觀測有限個數(shù)的差異表達基因的問題后，以系統(tǒng)化的中藥基因組學(xué)為研究平臺，構(gòu)建中藥基因組學(xué)，將從根本上改變中藥基礎(chǔ)研究的現(xiàn)狀，將有助于了解特定中藥成份的確切治療靶位和一些天然藥物的開發(fā)，而隨著越來越多中藥或復(fù)方作用機制的闡明，可望為中藥的現(xiàn)代化研究開辟了一條嶄新的道路。

[1] 曹治權(quán).中藥藥效學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機理研究新思路[J].上海中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)學(xué)報，2000，14（1）：37.

[2] 李 瑤.基因芯片技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：115.

[3] 王升啟.基因芯片技術(shù)及應(yīng)用研究進展[J].生物工程進展，1999，19（4）：45-51.

[4] 許樹成.生物芯片技術(shù)研究的現(xiàn)狀與進展[J].阜陽師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，20（3）：43-45.

[5] 王廣良，陳成彬，高建明，等.細胞周期相關(guān)基因微陣列在中藥抑制肝癌細胞增殖作用機理研究中的應(yīng)用[J].中國中藥雜志，2005，30（1）：50.

趙莉媛（1981—），女，青海省樂都縣，青海畜牧獸醫(yī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院。