中药有效成分可“不种而获”

　　生物合成具有不受自然环境影响、生产规范化、生产周期比药材种植提取短、质量产量更稳定等优点，为中药活性成分低成本、可持续的产业化获取提供技术路径，有望成为中药材保护性生产利用的一个新途径，尤其对珍稀濒危中药资源的保护利用意义重大。

　　本报讯（记者吴潇湘）对于现代中药，活性成分是一味中药发挥作用的核心物质，长期以来只能从植物药材中提取。今后，获取中药活性成分对中药材的这种唯一性依赖将被打破，而有望直接在实验室或工厂生成。日前，由中国中医科学院中药资源中心黄璐琦研究员负责的国家自然科学基金资助项目“丹参酮类化合物中下游合成途径研究”获重大突破，其创新性研究结果发表于《美国国家科学院院刊》。

　　丹参是中国传统中药，已有数千年药用历史。丹参酮是丹参中一类脂溶性松香烷型二萜活性成分，具有显著抗感染、抗炎、抗肿瘤等药理作用。一直以来，我国虽能鉴定药物活性成分，却因传统种植中药材方式的种种限制，成为其推广应用的瓶颈之一。

　　该项目采用合成生物学策略，解析天然产物生物合成途径并转化微生物创建“细胞工厂”，力求在实验室合成中药活性成分丹参酮，具不受自然环境影响、生产规范化、生产周期比药材种植提取短、质量产量更稳定等优点，为中药活性成分低成本、可持续的生物合成产业化获取提供技术路径，有望成为中药材保护性生产的一个新途径，尤其对珍稀濒危中药资源保护利用意义重大。

　　项目致力于解析丹参酮生物合成途径并实现合成生物学异源生产，通过功能基因组学技术鉴定了其合成前体次丹参酮二烯的两个酶（SmCPS和SmKSL），并与中科院大连化学物理研究所赵宗保研究组合作，构建了高产丹参酮合成前体的酵母工程菌株，次丹参酮二烯的产量达365mg/L。然而，目前国内从前体次丹参酮二烯到终产物丹参酮下游生物合成途径仍是空白。

　　为进一步阐明丹参酮生物合成机制，项目组利用比较转录组学技术，鉴定了与丹参酮积累相关的14个细胞色素氧化酶修饰基因，并通过基因表达和体外酶活性筛选，发现一种基因（CYP76AH1）催化转化次丹参酮二烯生成铁锈醇，从而为丹参酮下游相关基因发掘、微生物合成丹参酮奠定基础。

　　美国爱荷华州立大学的ReubenJ.Peters教授课题组利用植物发状根培养和C13同位素标记技术，确定了次丹参酮二烯在丹参酮生物合成中的作用，进一步证实了实验的正确有效性。该研究还得到杨胜利院士的指导和陈晓亚院士在体外酶活性研究中直接帮助。