“分子本草技术”:用现代科学“重尝百草”

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发布时间:2023-03-24 01:04:12

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  从中国最为著名的医药起源神话“神农尝百草”,到扁鹊,华佗,张仲景,孙思邈,李时珍……这些在中医药历史上留下浓墨重彩的名字,都有关于“尝百草”的记载。

  虽然有些记载或因年代久远被当作神话、传说或者故事,却也从另一个角度佐证了,严谨的科学态度始终贯穿于中医药发展的历史脉络中。

  对于历史人物来说,受限于所处时代技术和科学认知的局限性,以自身为试验场,有目的地寻找、研究、创新、总结、记录防治疾病的药物和方法,已是所能采取的最为科学严谨的手段。

  正是基于此,中医药才能在数千年的发展过程中,逐渐形成相对完善的理论体系和技术方法,并以独具特色的健康文化和实践,成为人们治病祛疾、强身健体、延年益寿的重要手段,维护着民众健康。

  但不得不承认的是,随着西方医学的传入,尽管很多学者不断探索中西医药学的汇通、融合,却始终未能将中医药理论体系形成符合现代科学惯例的表达方式。

  例如:一是用传统概念表达的中医药理论难被现代社会普遍接受。如证候、阴阳、经络,其概念、理论、学术表达、诊疗方法、药性药理、经验总结、技术传递各层面,均未形成用现代科学语言阐述的理论体系。二是与现代科学客观理化分析方法有显著差异。中医药理论基于经验标准,常用取象、比类、意会为依据,缺少国际认可的诊断与临床证据。三是未能建立符合中医药特点的现代标准体系。中药若照搬西药标准被迫“西化”,按照西药单一成分定性定量分析方法,既无法充分反映中药整体属性,还将使中医药陷入“传统、经验、不科学”悖论。

  不难看出,中医药正处于现代化与传统之间,面临系统性挑战。“而要想打破这一症结,关键就在于如何用科学方法把中医药的疗效说明白、讲清楚。”中国工程院院士程京表示。

  “重尝百草”是继承更是发展

  在眼下中医药的发展中不乏对分子生物学等现代手段的利用,可面对西医检测结果,仍滑向西医思维和理论分析,与中医药整体观、多靶点、多环节、多活性成分的治疗原则不匹配。这种“中体西用”模式既背离中医药学本质,又未能整合现代科学成果,构成中医药现代化的深刻困惑。

  而西方医学正在积极融合中医思想,掀起后基因组时代生命科学与医学新浪潮。西方医学融合东方整体观、系统论,兴起系统生物学、系统医学、整合医学、精准医疗、4P医学(预测、预防、个体化、参与),甚至开始研究西药复方药物。这些核心思想和诊疗方式都是中医辨证论治的主要特征。

  对此,业内专家表示,要做好中医药科研攻关的顶层设计,同时中医药科学的发展要借鉴现代技术,用科学的方法和世界性的语言说明白、讲清楚中药的疗效和作用的机制。未来中医药的发展不能完全照搬西医的模式,要按照中医的模式去发展,可以借助现代仪器设备和现代科技助力中医药创新发展,但一定强化中医思维。

  也正是基于这一认识,博奥晶方通过其核心的“分子本草技术”,即首创的中药分子功能基因表达谱数据库,在“中医循证”的方向上走出了一条探索创新之路。

  “现在这个数据库真实检测了900多种中药、300多种食物提取物对人体免疫、神经、呼吸、循环等9大系统疾病细胞模型作用的10亿级真实基因表达谱数据,它所涵盖的药物作用信号通路达到了2500多万条,目前这个数据库还在持续建设和扩展中。”博奥晶方董事长杨越表示。

  绘制“中药版”基因组计划

  若论近30年人类生物医学基础研究,遗传密码的测量必定是最耀眼的成果之一。因为,当我们知道了人类全部基因在染色体上的位置、它们的序列特征及其表达规律和产物特征,就可以有效判定各种疾患的分子机制,进而发展合适的诊断和治疗手段。所以,伴随基因组研究的深入、高通量测序技术的发展,当2015年美国提出实施精准医学计划后,便迅速在全球引起强烈反响。

  而与之有异曲同工之妙的是,2016年,程京就提出,将现代生命科学技术和传统中医药相结合,建立一个大型的分子版本草纲目研究计划,即建立大型的中药功能组学数据库,同时辅以进行智能分析的计算系统,来进行中药作用机制方面的阐释及创新开发。

  2023年,程京再次建议,我们怎么判断中药处方是最优最佳的?怎么知道我们开的处方,是如何作用于人体的?我们能不能在中医传统理论和现代科学的指导下,而非通过试错的方式去开发中药方剂?经过八年研究,程京团队把人工智能技术用到了中药传承创新发展研究中:当把最新的基因组分析技术、人工智能技术引入研究后,这些平时需要通过人去思考去斟酌的东西,就变成由计算机自动完成,从而形成合适的药方。

  据介绍,分子版本草纲目研究计划,即分子本草技术,它的技术原理主要有三点,一是挖掘人体的分子信号通路在正常状态和疾病状态下的差异,也就是说在疾病状态下,人体的分子信号通路靶标的激活或抑制作用;二是通过实验检测药物处理人体疾病细胞模型后的基因表达数据,建立药物的作用信号通路图谱数据库;三是以疾病信号通路为靶标,以药物组方逆转通路为核心,AI驱动智能组方。从而形成科学内涵清晰、靶标明确的中药组方,提高中药组方用于临床的有效性和确定性。

  “如果一定要去分析清楚中药的物质是什么,然后再对它的功效去做评价就很困难。所以我们分子本草技术,是以临床为导向,通过解析疾病,分析其中的分子信号通路变化,然后再以逆转这个疾病通路为核心,进行中药的功效评价和一系列的智能组方。”杨越表示。

  据杨越介绍,通过博奥晶方目前拥有的涵盖约10亿级基因表达、2500多万条药用信号通路数据库,可以对大量的古方或临床经验方进行快速分析和评价,最终在分子信号通路这一指标形成可量化、可视化的数据。由于分子信号通路是国内外通用的生命科学语言指标,这样博奥晶方在中药疗效方面的表达就实现了与国际同行业的对接,以科学化、全景化的形式科学解析了中药的机理机制。

  由此可见,“分子本草技术”实现了对中医药三大关键问题的现代科学语言阐述。既对中医药“是什么”的质疑;对中医药疗效作用“为什么”的质疑;对中医药临床疗效“怎么样”的质疑。

  事实上,“分子本草技术”已经在创新药物开发方面展现出了巨大潜力。据介绍,博奥晶方和中国中医科学院广安门医院王阶教授团队合作,用分子本草技术从传统的经典理论和经验用药入手,开发了针对慢性心力衰竭的药物,并在前期开展的临床观察实验中发现,此方对于慢性心衰患者心肌细胞、心成纤维细胞和肾细胞的疾病信号通路改善率达到90%以上。

  “分子本草技术”或可成为中医药现代化的基础工程

  不过,“分子本草技术”的应用还远不仅如此。在多位院士看来,“分子本草技术”或可成为中医药现代化的基础工程之一。

  众所周知,中药新药评审体系建设是中医药发展的重要环节。改革完善中药审评审批机制,促进中药新药研发和产业发展,这是新时代中药传承创新发展的必然方向。

  但由于中药不像化药,其成分非常复杂,物质基础解析难度很大,大众对中药的功效认识主要来源于几千年的传承或是临床的人用经验。可是,中药新药的审评和研发模式却长期习惯按照西医的模式来界定中药新药的研发和注册。这就使得我国中药新药审评审批制度长期存在一些难点问题。

  不过值得关注的是,在抗击新冠肺炎疫情的过程中,随着“三方”的上市,开创了基于“中医理论-人用经验-临床试验”三结合证据体系的中药特色审评审批,打破了中药长期套用化药审评标准的“僵局”,确立了符合中医药特点的研发模式。

  而在这一过程中,如果能够嵌入“分子本草技术”,以“分子本草临床模型实验数据+AI智能筛选”为手段,使中药新药相关的有效性分析数据、安全性分析数据、统计分析数据一目了然。

  “这将给中药新药的审评审批增添一把极具科学性的工具。”杨越表示:“从而对健全遵循中医药发展规律的中药新药审评体系形成有力支持,甚至是走出一条以颠覆性技术助力政策变革的成功范例。”

  例如,2020年新冠发生之后,用分子本草的数据库对临床上用于治疗新冠肺炎的125个方子,在11条免疫和炎症相关通路上的调控效果进行了评价,结果发现在抑制炎症风暴方面通路效应最强的是清肺排毒汤,在提升机体免疫力方面通路效应最强的是生脉饮,与临床具有非常高的吻合性,这个研究2021年在Nature子刊Signal Transduction Targeted Therapy杂志上发表(影响因子38分),为中药抗新冠提供了非常重要的科学依据。

  日前,业界期盼已久的《中药注册管理专门规定》正式发布施行,为中药注册管理开通专门通路。其中,为促进中药监管和产业发展双提升,特别突出的“五新”(新理念、新方法、新能力、新数据、新体系),对中药监管和产业发展均具有里程碑意义。

  不仅如此,“分子本草技术”对于药材全产业链监管也有助力。由于中药产业链条较长、涉及环节较多,其质量始终层次不齐,这也就使得“中医毁在中药上”成为普遍担忧。

  “而‘分子本草技术’则完全可以通过技术特点开展中药生物学活性质量鉴定研究,从而为筑牢药材质量监管提供有力的评价支撑。同时还能够支持道地药材产业发展,提升乡村收入,助力乡村振兴。”杨越说道。

  目前最新的消息是,“分子本草技术”在近期连获大奖,先是获得由科技部主办的全国颠覆性技术创新大赛总决赛最高奖——优胜奖。2023年2月25日,又入围了由中华中医药学会主办的2022年度中医药十大学术进展。(新华社)

图说:“分子本草技术”获得由科技部主办的全国颠覆性技术创新大赛总决赛最高奖——优胜奖。 【编辑:李岩】

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