开栏的话:
11月3日,全市高等院校和科研院所工作座谈会召开,强调要认真学习贯彻党的十九届五中全会精神和习近平总书记关于科技创新的重要论述,切实增强使命担当,着力解决关键问题,大力弘扬科学家精神,扎实推动重庆科技创新不断迈上新台阶,为全市高质量发展汇聚起磅礴力量。
发展是第一要务,人才是第一资源,创新是第一动力。经济社会发展和民生改善比过去任何时候都更加需要科学技术解决方案。
在“十四五”即将来临之际,在建设成渝地区双城经济圈的国家战略导向下,在打造西部(重庆)科学城的过程中,科技创新的冲锋号角正在巴山渝水激荡。
为展示重庆高等院校和科研院所专家学者、广大科研工作者和创新团队勇于开拓、锐意创新的故事,展现全市科技创新战线的工作成果和精神风貌。即日起,上游新闻开辟“科技创新·在行动”栏目,将陆续推出高校和科研院所的相关报道,关注高校和科研院所如何加快科技创新步伐、融入西部(重庆)科学城的建设。
众所周知,黄连味苦。但因黄连的生长周期长达5-7年,生长环境也要求极高,便有了“黄连苦,连农更苦”的说法。
在西南大学,有这样一个团队,致力于研究黄连近20年。长时间的研究下,不仅推动了重庆石柱黄连产业的发展,如今更是致力于黄连的基因研究,探究黄连内部的奥秘与宝藏,让它今后的用途更有效、更广泛。
中国黄连首席专家李学刚教授
建立全世界最权威的黄连资源库
11月5日,上游新闻·重庆晨报记者在西南大学见到了中国黄连首席专家、西南大学药学院教授李学刚,他已经研究黄连长达18年了。
“黄连虽然栽种不易,但其药用价值极高,《神农本草经》中将其列为上品。”李学刚介绍,近年来,随着科技进步以及国家对中医药的重视,黄连的作用更是得到了极大的开发研究和推广应用,这也为适合种植黄连的地区实现了产业的腾飞。黄连适合生在海拔1200米至1800米的山地,并且要求气温低、湿度大,重庆石柱恰好就符合黄连的生长要求。
李学刚表示,石柱作为中国黄连之乡,早在唐天宝元年(公元742年)石柱黄连就已成为贡品,而石柱黄连的种质始于元末明初,已有700年的历史。从石柱长出来的黄连,如今已经占到全国年总量的60%,并且石柱黄连资源库收集了全国和世界各地的黄连种质资源。
在李学刚团队在石柱的基地里,保存了黄连1000多个活体样本,这里宛然也成为全世界最权威的黄连资源库。
上游新闻·重庆晨报记者了解到,目前,李学刚已经带领团队系统的完成了黄连资源库的各种资料信息,系统完成了黄连化学成分组分的系统分离,得到黄连活性成分及其衍生物近百个。同时,完成了黄连功效的系统评价研究,发现黄连核心功效4个。另外,开展了黄连产地加工、深加工和综合开发利用等系列研究工作。
构建黄连基因图谱与药物开发两步走
李学刚表示,未来,团队研究的方向主要分为两个大类,一个是积极绘制黄连的基因图谱,建立完善的黄连基因组数据库,并构建黄连功能基因组研究平台;另一个则是围绕目前已发现的活性好的核心成分,针对其功效进行药物的研发工作。
“黄连的活性成分很多,现在公认的活性成分是生物碱,黄连生物碱成分有20多个,这些活性成分有这么多功效,相当于一个大宝库等待着我们的挖掘!”李学刚说,团队正利用现代生物技术对黄连进行全基因测序,通过一系列生物技术,挖掘黄连主要活性成分的生物合成途径,找到后再利用生物反应器将其复制出来进行再开发和利用。
随着近年来研究的深入,李学刚团队已对黄连20余个功效进行了系统的评价,并从中寻找出了黄连的四大核心功效。分别是抗菌、降糖、减肥、预防肿瘤,而这些功效对市场而言极具诱惑力。
李学刚坦言,之所以要以基因图谱和药物开发两步走,背后是有非常深刻的原因。
“若发现黄连中一个高活性的药用成分,即使是黄连中的某个主要单体成分,黄连的产量仍然远远不够。”他介绍,以石柱黄连每年产量3000吨为例,在这3000吨黄连中的生物碱含量大约在300吨,这个单体成分还需要再在这300吨中进行拆分,提取到最后可能也就几十吨。并且黄连生长条件苛刻,无法进行大规模短期种植,根本就无法满足市场的需求。
未来不用大规模种植黄连,也能取得最好药效
“黄连基因图谱绘制对于团队而言是重中之重。”李学刚表示,现在,他们通过利用现代生物技术进行全基因测序与蛋白质代谢组等,挖掘黄连每一个活性成分的生物合成途径,就可以利用生物反应器把它复制出来。
“依靠传统提取或化学合成,可能会出现成本高昂或者环境污染等问题,但生物反应却完全不用担心这些问题。”李学刚表示,目前他的团队正在建立“大科学装置生物合成黄连活性成分”,曾经需要周期5-7年种植才能“收获”的黄连功效,在相关生物反应器中,可能只需要很短的时间。
为了让更多人理解,李学刚打了一个比方,就像生产啤酒一样,利用酶让酵母发酵,工艺简单污染也小。而到那个时候,就不再需要大规模的种植黄连了,人们也能享受黄连的药效。
上游新闻·重庆晨报记者了解到,2017年由西南大学李学刚教授牵头的团队成功申报国家十三五中医药现代化重大专项“黄连大品种开发”成功立项,获得研究经费1783万元,项目落地石柱县。由西南大学带头推动的“黄连大品种开发”项目,预计将开辟黄连大品种规范化种植面积不少于1000亩,推广面积不少于5000亩,带动不少于1万农户增收,每个中药材大品种深度开发不少于10个科技含量高、功效明确的中药材大健康产品并实现上市销售,获批发明专利不少于10项,形成中药材大品种产业集群和龙头企业,产业规模不低于100亿元。
迄今为止,李学刚带领团队已发表黄连相关学术研究论文120多篇,其中SCI收录论文54篇,申报技术发明专利60件,已经获得授权的技术发明专利38件,开发产品12个,分离黄连活性单体16个,结构修饰黄连生物碱单体80多个,申报黄连成果奖3项。
上游新闻·重庆晨报记者 付迪西 摄影 刘力
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