當今世界上并存著現代醫學和自然醫學兩大醫學形態。前者建立在現代生物學、現代化學、現代物理學等現代科學基礎之上,主導著國際醫學的發展方向,也是我國醫療科學的主流形態。后者以傳統中醫中藥為代表,建立在人類社會漸進認知的基礎之上,因其代際相傳,具有較高的社會接受度?,F代醫學進入中國以后,因其源自于西方發達國家,而被稱為“西醫”,相對于現代醫學,傳統中醫藥就被稱為“中醫”了。中華人民共和國建立以來,雖然中西醫在結合方面做過諸多嘗試,但成果寥寥。原因在于難以找到兩者之間的契合點。
今年8 月4 日至6 日在貴州貴安新區舉行的首屆全國中醫藥現代化論壇上,貴安精準醫學研究院首席科學家張耀洲教授披露,中醫藥融入現代醫學的鑰匙被找到了。他說,中醫藥是中華民族的瑰寶,具有原創優勢的科技資源,傳統中醫理論和實踐成果是無可替代的知識寶庫,與現代科技不但沒有排斥性,而且是相融相通的?,F代科技發展和多學科交融,為中醫藥現代化提供了有力支撐。中醫藥學雖然古老,但它的理念、方法并不落后,現代生命科學所遇到的一系列困難和挑戰,都將從中醫藥學中得到啟發或找到路徑。
用世界語言構筑中藥現代化平臺
有人預測,中醫將亡于中藥。其推斷依據,一是野生中藥材資源枯竭,假冒偽劣的家種中藥材充斥市場,中藥材供給側病入膏肓;二是中草藥起作用的原理、機理模糊,定性定量隨意性過大;三是中醫藥已經墮落到輔助、調理、保健、騙人的境地,越來越被年輕人所唾棄。
張耀洲認為,老祖宗通過千萬年的經驗累積,發現了1500 多種中草藥,而且從其形狀、結構、顏色、氣味、生長環境和規律等性狀出發,結合天、地、人對應統一而形成的精、氣、神運化之經絡理論,把這些中草藥的作用機理與人體經絡系統逐一對應,構建了完善的傳統中醫藥學體系。這個古老的理論和實踐體系,是西方醫學所無法企及的。作為炎黃子孫,我們絕不可妄自菲薄。
鑒于常用的中草藥不到500種,張耀洲游說、撬動一批樂于行善的企業家,斥資1.8 億元,對其中394 種中草藥進行化學結構單體提取、分析。每一種投入化學結構分析的中藥材數量都以噸計,單體提取的產品都達到公斤級,確保其化學結構充分展示富集的量,同時,其建立的包括抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、抗病毒、抗真菌、抗類風濕等十幾個細胞級別功能鑒定平臺,為中藥化學組份功能和結構鑒定、靶蛋白捕捉、靶蛋白測序、分子對接等應用環節提供足夠的超大數據。在資金許可的條件下,張耀洲將把剩余的近110 種中草藥的化學結構提取分析全部做完,形成目前國內外僅有的中藥材化學結構和細胞級別功能鑒定的中醫藥組份的數據庫。張耀洲稱之為“數字中藥”。
通過化學結構提取分析,張耀洲發現:一是中藥材的道地性不可小覷,老祖宗關于中藥材原產地保真、規范炮制、適時采集等主張都非常合理。非道地藥材的化學結構水平,使之不能產生應有的藥效。二是每一種中藥都是萬能寶,沒有一個組份是沒有用的。被現代醫學認為有毒的成分,往往是體現藥效的東西,只要劑量、用法界定好,世界上就不會有任何純粹的毒物。三是道地中藥基因一樣,差異很小。四是中藥化學結構、功能數據庫建立以后,只要與人體的酶、基因數據庫對應查找,精準使用中藥,對癥下藥問題就迎刃而解了。譬如,老祖宗告訴我們,青蒿能夠治療瘧疾。在青蒿素被發現和單體提取出來后,治療瘧疾就可以直接使用青蒿素,用不著再去吃青蒿了。又如,老祖宗告訴我們,人體氣血運行平衡,必須在飲食、作息等方方面面注意,維生素A、B、C、D、E 等及其族群被發現后,治療微量元素缺乏的疾病,通過口服或注射相應的維生素和微量元素就行了,不必再滿世界尋找富集該微量元素的食材或刻意加強相應的“鍛煉”。
化學結構分析是國際上通行的化學藥物制備方法。通過噸級原料進行化學結構單體提取的方式獲得的科學數據,以及在此基礎上形成的大數據、數據庫,與現代藥學、現代醫學無縫對接,告訴世界,中醫藥不但能夠現代化,而且將引領現代醫藥回歸到尊重、傳承、吸收、融合、銜接以中醫藥為代表的自然醫學理論和實踐的方向。
由于云、貴、川亞高原地區是全國約90%道地中藥材的主產地,張耀洲把其中醫藥化學結構細胞級別功能鑒定平臺建到了貴安新區,引導西南地區規范發展中藥材產業,還將在浙江、河南、內蒙、寧夏等地建立規范化的“浙八味”、“四大懷藥”等特色中藥材基地,形成現代化的高端中藥材檔案平臺。在這個平臺上,道地中藥材都有自己的二維碼、身份證、檔案,源頭可以追溯,藥性和含量可以保證。這一平臺一旦搭建完成,中藥材將不再成為阻礙中醫藥事業發展的決定因素,“中醫只治有緣人”的瓶頸也將消解,中醫藥走近百姓,走向世界,服務全人類的前景非常廣闊。
用現代語言揭示生病根由
基因測序應用,已經進入醫療診斷技術行列,為精準醫療提供了新的視角和思路。
貴安精準醫學研究院引進美國太平洋生物科技公司PacBio 單分子實時測序系統,即第三代基因測序平臺,平均測序讀長達到12k 堿基,最長序列可達60k 堿基,能高效組裝基因組,全面解讀基因組遺傳變異,準確率高達99.999%,高度靈敏地檢測稀有變異,直接檢測5-methylcytosine、N6 -methyladenine、N4-methylcytosine 堿基修飾以及其它堿基、DNA 氧化損傷的修飾,克服了第二代短序列測序技術的眾多缺點,能夠發現與疾病相關的新的基因組結構變異,識別大部分短讀長測序遺漏的基因組結構變異,運用全長轉錄組發現疾病相關標志物。簡單地說,就是通過第三代基因測序平臺,找到人類個體基因組結構改變即致病的特異性蛋白質,據此尋找相應的結構修復(疾病治療)方案。
然而,第三代基因測序全面檢測耗時長、費用高,難以普適于臨床診斷。張耀洲用積累的數十例600多個BT 的基因測序數據,從人類幾百個基因變化中找出較穩定基因組和易變異基因組,95%以上的沉默基因組和不到5%活躍的能被感知的基因組,再把易變異基因組和活躍基因組拿出來研究分析,逐個甄別篩選,找到突變基因,通過生物反應器大數據庫,確定與之相對應的酶和蛋白質,精準定位到1 個核苷酸、1 個氨基酸的變化水平,從而在基因基礎上、蛋白基礎上找到病因病機。據此,按照不同層次預報判斷的需求,開發出基于第三代基因測序系統的基因芯片和PCR 檢測試劑,計劃明年推出更加精準的基因檢測芯片,應用于臨床檢測,讓第三代基因測序成果走進尋常百姓健康生活。通過第三代基因芯片檢測,我們能夠一目了然地把握一個人在將來什么階段出現什么健康問題,是哪個基因突變導致的。這就是《黃帝內經》所主張的“上工治未病”,防患于未然。
張耀洲說,現代基因技術與傳統中醫高度統一,無非是表達方式不同。
人體所有的酶和代謝系統工作的最適宜溫度是恒溫37毅C,體內外的溫度變化會使酶工作失?;蛐氏陆?,造成流水線局部產品堆積,局部供應不足,形成中醫所說的瘀堵與毒;排毒功能不正?;虿粔驈姶?,就造成所謂的濕、燥、虛、虧等一系列癥狀,即中醫定義的“病變”。
中醫說“病從口入”,從現代基因水平上解釋,不僅僅是微生物病毒感染,而是指吃下去的東西因體內缺少對應的酶或者這些酶因先天遺傳來的變異而發生功能弱化,不能吸收、轉化為營養物質,反而成為致病源,只有通過尿液、大便、皮膚、痰等途徑排出體外,那些不能及時排出的就變成了瘀、堵、毒。
張耀洲認為, 中醫所說的“陰陽”,對應于現代基因理論,分別是雌性激素代謝系統和雄性激素代謝系統。激素代謝來自于食物和自身合成,其合成的介質就是酶,如果酶功能變化,就會導致激素代謝不正常,也就是“陰陽失衡”。
激素系統在人體內存在的物理上的量很少,但其功能和作用很大,“家有千口,主事在一”,雌雄激素系統決定一個人的健康狀態。第三代基因檢測生物芯片,解讀了“基因、陰陽、酶”三者之間的聯系,為精準施治奠定了基礎。
用化學與數字語言闡發中醫藥機理
當記者調侃“光診斷出病根,沒有后續治療手段,還不如不知道”時,張耀洲很興奮地告訴記者,治療人類心腦血管病和惡性腫瘤,能夠從中醫藥現代化中找到可靠辦法,相關的化學中藥、數字中藥可望在貴安精準醫學研究院開發出來。
據張耀洲介紹,貴安精準醫學研究院從4 萬多篇古今中外中醫藥學、生物學、化學、物理學、心理學、醫學等多學科文獻中,篩選、歸集、總結,發現中醫藥學所描述的陰陽概念與現代學科中雌雄激素理論異曲同工,而決定激素水平及其代謝功能的“達芬奇密碼”就是三種物質:黃酮、甾醇、大環內酯。腫瘤形成的過程中,氫離子能量轉移異常,雌激素代謝失衡和解毒系統,谷胱甘肽硫轉移酶、超氧化物歧化酶活性下降,都與激素的合成代謝有關。譬如說,腫瘤與黃酮水平直接相關。抑制腫瘤細胞復制和消解腫瘤組織集聚,標本兼治的方法就是在中藥中找到能夠改善黃酮合成代謝的單體或單體復合物。
影響黃酮合成代謝的中藥單體或單體復合物在哪兒?張耀洲的回答是,在《本草綱目》中。由精卵細胞結合形成的胚胎,通過層級細胞分裂,幾何級數生長發育280 天即可誕生為幼兒,這是黃酮與其他甾醇類物質共同作用的結果。胚胎發育是人類細胞增長最為快速的時期,《本草綱目》列有孕婦忌用、慎用的中藥材,暗示著這些中藥材會影響細胞的生長,影響胚胎的發育,甚至會造成胎兒畸形或墮胎。人的后天腫瘤是細胞生長失控的一類現象,干擾胚胎生長發育的中藥材是否也能抗腫瘤呢?單體提取的這些中藥材中黃酮、甾醇成分富集,恰恰證明了這一推斷是合理的、正確的。張耀洲據此發明了一個新名詞———化學中藥。
張耀洲進一步研究,發現,中醫把病癥粗分為陽證和陰證,前者的治療以補陰調陽為主,后者的治療以補陽調陰為主,相應地把中藥分為陽證用藥、陰證用藥和陰陽共用藥三類。無論哪一類,50%左右的中藥材化學結構中,黃酮、甾醇的含量都很高??梢酝普?,有效治療腫瘤的藥物可以從中藥材中尋找。
貴安精準醫學研究院提出了中藥現代化的“細胞概念”,一個細胞中包含了3 個核心單元:超微粉碎、提取、離心、濃縮;柱層析分離;精細樣品濃縮、回收,還包括了7 個通用單元:細胞檢測、動物藥效、有機合成、結構解析、蛋白靶點作用機制、專利申報、廢液回收,通過“跋赴”來實現中藥現代化平臺的創建目
標———化學中藥和數字中藥。
在該研究院印制的簡介上,有一張《以雌性激素、雄性激素為主線的代謝過程與人的疾病關系》示意圖,把中醫藥現代化成果應用的路徑做了清晰的交待。記者在貴安精準醫學研究院看到,該院擁有與中藥現代化相關的國家技術發明二等獎1 項,國際發明專利1 項, 國家發明專利140 項。用張耀洲的話說,不敢說在全國同行中能排第一,但說在貴州省排首位是毫不夸張的,“我們把追兵甩到后面很遠了,這是可以肯定的”。
依托“家蠶生物反應器”開發生物制劑和蛹蟲草
“家蠶生物反應器”是指將特定的重組桿狀病毒(基因)植入蠶蛹體內進行培養,蠶蛹會主動對植入基因進行轉錄和翻譯,自然生成對人類有用的生物活性物質(如生物藥品、生物疫苗、保健食品等),通過超低溫冷凍、低溫干燥、高速離心等高新技術,將生物活性成分萃取并制成相關劑型,以滿足人類疾病治療、預防和保健需求。
貴安精準醫學研究院利用這一獲得國家技術發明二等獎的技術體系,成功攻克了蛋白藥物口服化這一世界難題。同時,與微生物基因工程改造技術相結合,研制、生產出了具有藥用價值或保健功能的生物酶類、疫苗、多肽以及口服蛋白粉等生物制劑。
1992 年,張耀洲及其研發團隊從長白山采集分離到一株野生蛹蟲草,在天然蠶蛹活體內雜交育種,經過多年的篩選和馴化,獲得了一株適應于蠶蛹體系培養的蛹蟲草株———海寧株,通過分離、培育、接種等微生物制劑技術,完成了實驗室、中試和量產實驗,人工培育蛹蟲草批量生產技術已經成熟。
中醫認為,蟲草素(甘露醇)入肺腎二經,既能補肺陰,又能補腎陽,是能同時平衡、調節陰陽的中藥,主治肺結核咳血、陽痿遺精、腰膝酸痛、神經衰弱、消渴癥(糖尿?。┲T證,具有防癌抗癌功能。經過專門機構檢測,貴安精準醫學研究院研發的蛹蟲草產品,蟲草素含量超過0.3%, 腺嘌呤達到0.054%,麥角甾醇為0.12%,有效成分高過對照組的西藏那曲冬蟲夏草數倍。
蛹蟲草的開發,破解了蟲草產業化進程中,野生蟲草資源日益匱乏、有效成分吸收率過低這兩大難題,為青藏高原相對脆弱的生態修復,名貴中藥材量能充分利用,創造了條件。
據悉,貴安精準醫學研究院的專家團隊中,除張耀洲以外,還包括2001 年諾貝爾生理醫學獎得主、美國科學院院士Lee Hartwell,德國國家科學院利奧波第那科學院院士、德中衛生組織主席Manfred Di原etel,美國科學院院士、哈佛大學醫學院波士頓兒童醫院教授施楊,美國科學院院士、北卡大學教授陳定庚,中國科學院院士、天津國際生物醫藥聯合研究院院長、南開大學原校長饒子和等國內外生物醫學領軍人物。天津大學在這兒設立了博士后流動站。中華中醫藥學會授權貴安精準醫學研究院承辦全國中醫藥現代化論壇,在這兒建立了中醫藥現代化聯盟,為研究院與其他研發機構、藥廠、藥店、醫院、診所的合作架起了橋梁。