有沒有可能用西方分析化學及西醫方法來研究中醫及中草藥?中草藥中的有效物質有可能提純並人工合成嗎?
從植物學角度對中草藥進行化學分析用以醫學是否可能?
這是一個比較廣的問題,我嘗試來回答一下,本人的背景是純有機背景,對藥物化學以及活性物質提純有所涉獵,但並不精通。
這個問題其實和天然產物提純,以及結構解析,合成有關。中藥的活性成分其實很難知曉,因為都是復方或者十幾種中草藥參雜其中。那麼一般的天然產物如何做呢?當然不是直接分析一味中藥,而是分析一味中藥里的某一草藥。當然這類草藥也並非中藥有,可以是廣義的任何植物或者動物的代謝物。
那如何確定某一鍾植物是有價值研究的?除了廣為使用的中藥成分外,更多的是一些新的未經發現的新的草藥。首先,人們會知道這株草藥對某一類疾病有著某種療效,但並不確定哪一個活性成分產生了效用。所以,首先人們會從大量的草藥原料中萃取有機成分,然後根據不同的極性,將有機成分大致的分成幾分。然後一次對每一組份進行活性測試。運氣好的話,可能發現某一組分有著某些藥物活性。然後再次進行提純、分析,最後運氣如果實在逆天的話,拿到單一成分,並確定其單一成分是真正的活性分子。然後通過HPLC, MS, NMR等分析儀器手段確認其最後的結構,當然也有可能該活性分子的結構非常特殊,或非常複雜,則需要依賴結晶拿到Xray衍射最後確定結構。以上所述的是理想情況,但實際情況如何呢?1、研究一株草藥的活性成分,需要大量的原料。其活性成分可能只是微克級別,而對於傳統的化學提純手段,一般的原料開始都要公斤級別。
2、活性成分可能在萃取或者其他提純手段中就被破壞或者轉化成非活性成分。青蒿素便是一個極佳的例子,當時都知道青蒿可以治療瘧疾,但是有效物質就是難以提取,因為如何有效安全保護活性成分在提取技術中至關重要。3、一株草藥的有機代謝產物可能有著幾十上百種,如何確定其中一種,雖然在理論上可行,也在實驗室中成功的實現。但仍然消耗著大量的人力物力做這件事情。4、很有可能活性成分並非單一物質而是幾種物質的共同作用,這樣的話這種單一提純活性物質的方法便不可行。我們可以再把這個問題擴展下去,如果極其幸運的,拿到了活性物質並且也確定了結構。這時候傳統的有機合成化學家就會派上用處,設計合成路線,大量的合成該分子。因為通過提純手段獲得的物質往往是1mg級別,而通過人工的合成至少可以達到100mg級別。100mg對於初期的生物測試一般來說足夠了。
在這之後呢?藥物化學家會研究該天然產物分子有什麼可以進行改進的地方?如何增強活性?如何增強水溶性?如何延長代謝時間?如何減少毒性?在這些理論的基礎上,確定的天然產物分子會慢慢的變成一些人工設計的分子,並不停地進行藥理實驗,如果一切順利就可以FDA一期二期三期等…… 現在很多小分子藥物的設計思路基本是這麼來的……但是!對於中藥來說……卻不是那麼簡單!因為中藥往往不是單一草藥,是大量的混合物,而這些混合物的相互作用,或者在體內的某些作用是很難簡單直接的確定的。很有可能體內對於A是沒有直接的反應,但是當A存在的情況下在攝入B就有著藥理活性。關於此類的確定活性成分,在現在看來似乎不是那麼可行。但是對於確認單一活性成分,做葯的人幾十年來都是這麼做,現在也在繼續……這個也不僅僅局限於中藥。這不就是天然藥物化學嗎?
其實在科研領域,不管是國內還是國外,大家主要都在用這個套路做中藥研究。成功的例子也有很多,樓上舉了好幾個例子。個人覺得名氣最大的應該抗瘧藥物青蒿素,包括以前從金雞納樹里找到的奎寧也是一樣,再有就是丹參里的丹參酮,黃蓮里的鹽酸小檗鹼(黃連素),化州橘紅里的柚皮苷,以及人蔘中的人蔘皂苷(這個不是一種物質)。
中藥為什麼能治病?從科學角度,從天然葯化是一個不錯的解釋,所以才能以此為基礎研究中藥。我個人對中醫的診斷系統不太了解,但是我是沒有辦法將中醫的診斷學與科學結合起來,所以目前其實研究中醫中藥的主要方式也就是天然葯化了。至於中西醫結合這類東西更多是直接從臨床角度觀察結果,而中西醫的診斷學從來就沒有結合在一起過。
補充一點:就如其它幾位答主所言,中藥是一種極其複雜的混合物,裡面包含了非常複雜並且未知的相互作用。雖然天然葯化搞了這麼多年,但真正成功的工作其實並不多。究其原因還是在於現在的分析分離技術(MS, NMR, HPLC, GC)還不足以勝任如此複雜的混合物分析。所以,針對這個問題,美國FDA也對中藥製劑上市放寬了政策:由以前必須提取活性成分改為藥物可以以復方葯直接申報,不需要提取成分。但是要有足夠的臨床數據證明藥物有效同時還要證明申報中的每一味葯對於藥物來說都是不可或缺的。但是,很遺憾,規定頒布已經至少5年了,仍然沒有一例中藥能夠通過認證最終上市,貌似現在連三期臨床都沒做到。所以,一方面說明相比我們國家爛大街的中成藥,美國FDA審批依舊嚴格;另一方面中藥的療效能不能經得起大樣本雙盲實驗本身也很難講。1、有,國內好多高校科研院所都是這個樣子搞的。我也是其中苦逼的一員。2、目前天然產物分離技術如此發達,提純有效物質早就不是難事了,已經有前赴後繼不知道毀掉多少研究生的青春了。3、對於拿到的活性成分,用合成手段大規模生產,也是常見思路。4、現在困難的問題在於提純或者合成出來的物質,到底是不是真正的有效成分。只要能明確某個天然產物真的就是活性極好的成分,那麼~很多人就高高興興發財了,高高興興升遷了,還有的高高興興畢業了~
可以。除了樓上提到的紫杉醇,還有麻黃鹼、青蒿素、蠍毒素等都是從中藥中提取和發現的。當然發現以後,其生產就不一定是直接提取而是化學合成了。
還有一個中藥被研究得比較清楚的是砒霜(三氧化二砷)。和大多數中藥不同的是砒霜的成分比較單一,不需要提純。這東西被用來治療白血病,衛生部部長陳竺院士在這方面貢獻巨大。從單獨的一味中藥中提取單一活性物質的成功案例是有的。
從很多中藥組成的方子里確定活性成分,貌似沒有人做吧?太複雜了。
萬一還要多種成分共同起作用的就更沒人知道要怎麼做了。常見的麻黃素、阿司匹林、青黴素、紫杉醇都曾經是中藥或天然葯。追憶偉大的張仲景,麻杏石甘湯等藥方在東漢時代非常先進,可惜後人改了單位連度量衡都搞不清。
現在的情況參考 全合成的意義是什麼? - 化學天然產物全合成的偉大時代正在落幕,藥用植物品種篩選殆盡,全合成化學家逐漸失業。藥物研發已經由「山寨」天然產物,發展到正向設計分子結構作用靶點、根據患者基因用藥。特么的中醫到現在才想起來合成?中醫理論怎麼樣我不評價,但是我一直堅持一點:一切不從天然葯化角度出發黑中藥的都是耍流氓。中藥有效的根本原因就是中藥中本身就含有大量藥理活性物質。丹參中的丹參醌,青蒿中的青蒿素這些都已經很出名就不細說了。
現在新葯的設計思路之一就是從天然產物中篩選出有效物質,再進行構效關係的研究和結構修飾,以提高藥理活性,降低副作用。等到其合成路線被構建出來而且驗證了產率還不錯,就就可以工業化大量合成了。典型的例子就是小櫱鹼(黃連素)。作為一度對規律和量化有憧憬的工科生… 剛好知道一個關於中醫理論量化的研究,謹做參考。
《數字化中醫與基因》
中國科學技術出版社簡介:
通過系統論、資訊理論的理論,探討中醫理論量化的實質。從系統論、資訊理論的角度看,人體十二經脈原穴上的生物電流異常值是反映人體臟腑功能紊亂狀態的電信號,把這些電信號,通過中醫的基礎理論轉換成能表徵人體疾病的病位、病因、病機以及病機以及病性等多方面的病理信號。目錄 第一章 三聯數字與聯數字
第二章 聯和數字 第三章 聯混合數字 第四章 聯遺傳數字與聯變異數字 第五章 基因與中醫數字化診療 第六章 蛋白質與數字化中醫診療第七章 微量元素與數字化中醫診療
第八章 DNA數字結構與中藥基因 第九章 含無機化合物的中藥的數字結構 第十章 《傷寒論》與數字化中醫診療 第十一章 《金匱要略方論》辨證施治的數字模型 第十二章 中醫溫病與數字化診療 第十三章 中醫內科的數字化診療 第十四章 中醫婦科的數字化診療 第十五章 中醫兒科的數字化診療 第十六章 中醫眼科的數字化診療第十七章 中醫耳鼻咽喉科的數字化診療
第十八章 中醫外科的數字化診療 第十九章 中醫皮膚科的數字化診療 第二十章 中藥功效歸經的數字化中藥功效 第二十一章 中醫常見證候的數字基因證型與數字基因藥方 其餘有自己想說的先佔坑。有啊,不知道樓主有沒有聽說過&<天然藥物化學&>這樣的課程,其實說的就是利用化學方法把中藥中的成分提取出來,如果活性很好的話大多數會進行化學合成,例如紫杉醇,因為紅杉中紫杉醇的含量非常低,而且大部分分布在樹皮里,這就意味著如果想得到紫杉醇這玩意兒的話,就要把樹皮給剝離下來,另外紅杉生長本來就很緩慢,而且近幾年來癌症患者有那麼多,供不應求啊!咋辦咧?化學合成唄~~(哈哈,第一次在知乎回答問題啊,雞凍~~~)
你說的是這個思路就是我們一直在做的。我們是這樣研究中草藥的。但是是不是這樣研究中醫的不清楚,畢竟不是這個專業的。但是想樓主說的這個思路有幾個問題或困難。1.一味中草藥中的成分就已經相當複雜了,有效成分的分離不是問題,但是有效成分的確定以及其他成分的影響就難以確定了。比如說有幾個有效成分,其他成分對這個成分的吸收分布代謝有什麼影響,或輔助效應。很難確定,只能說很有可能是這個成分。2.如果一個有效成分確定了,那麼還有問題,它的藥效強度比化葯小或者毒性太大,怎麼辦?藥效強度小理論上已經沒有繼續開發的意義了。毒性太大如何減毒的難度就是涉及到化葯這個課題了(現在不單單隔行如隔山,單單中藥和化葯這兩個專業就已經隔行如隔山了)。
3.還有最重要的問題,單味葯的有效成分很有可能效果不如化葯,所以我們聰明的老祖宗就發明了處方,可以用來增效減毒。這可害苦了我們。假設單味葯中成分之間的相互作用為4。2味葯是4*4,三味葯是4*4*4,,,,,,對於現在的醫生一個處方中有十幾二十味中藥,想要把這個研究清楚很難。我知道這個比方很菜,但是我不知道怎麼表達。
4.中醫當中有穴位的實體存在,但是找了好久都沒找到這個實體,只能看到它所引起的反應。這是一條歧路,即使取得了一點成果,其局限性也是顯然的。這是對中醫不了解的人的一廂情願的想法。中醫,乃至於蒙醫藏醫壯醫等等,本身都有一套自己的理論。從自己的理論出發尋找,炮製,配伍才能得到理論中所得到的效果。中醫最重要的是整體觀念和循環觀念,中藥取其偏性以彌補身體的某些缺陷,或者激發身體的自我修復,多成分的中藥組織了一個嚴格的結構,如同一個軍隊一個戰鬥班或狙殺小組一樣,在特定的環境下發揮作用。中藥大部分取得是性,生薑乾薑炮姜姜炭,溫度越來越高水分越來越少,但認為其性仍存。人的頭髮為血餘,也就是人的氣血多餘成分,燒成炭,也可以當做瞄準氣血成分的引子。比如現在有些人做的飲尿治療法,因為人尿有身體垃圾和有毒成分,少量飲用可激發殺毒排毒功能,得以治病,但大量飲用必中毒,少量飲用也不是人人都有效,也不能包治百病。針砭藥石,葯是排第三位的,在中醫里,知道病因,因地制宜許多方法可以治病,比如聊天排解,比如把人埋土裡,比如熱敷,比如針灸推拿。葯只是病入臟腑時才用,而且是葯三分毒,治好七八分然後還需調養排毒。
中藥的炮製也算是精鍊提純的一部分,比如膽巴制附子,用至陰凝聚至陽並且固化防腐。蛤粉炒阿膠等,都是很妙的方法。
長遠看,精鍊中藥是肯定會實現的,但那肯定是根據中醫中藥的原理來精鍊,而不是現在的單一化學成分的分析和提煉,也不是把煮好的中藥液體當做針劑。你可以搜索「天然藥物化學」還有「生藥學」,前者主要研究天然產物的提取、結構分析、合成,藥理等等,後者主要是對中藥進行真實性、有效性、安全性的評價。昨天下午正好去做了用HPLC來檢測大黃中番瀉苷A、大黃素、大黃酸、大黃素甲醚等等物質的量,這些物質就是搞天然藥物化學研究的人通過大量試驗來確定出了最佳提取方法、物質結構等相關數據,同時,番泄苷A還具有導致腹瀉的藥理活性。之後,研究生藥學的通過顯微鑒定,或者是諸如HPLC等方法,來對某一來源的藥材進行鑒定,以確定其是不是某種藥材。現在進行相關研究的技術手段非常豐富,從最基本的提取,除了萃取,酸提鹼沉、鹼沉酸提等等最基本的方法外,諸如超聲等的使用也非常普遍。當經過一系列的提取操作後獲得的樣品可以使用色譜(如前文所述的HPLC,以及GC,有時還使用TLC,同時TLC也可以用於簡單的定性分析)來進行分離,之後使用質譜、紅外、核磁共振等方法對分離出來的單一產物進行結構的鑒定。當有相關的物質被確證後,可以使用色譜進行相關的定性分析,同時進行有機合成研究的科學家會開始考慮該物質的化學合成方法。現在中藥分析的難點之一就是中藥本事的成分比較複雜,產地、炮製方法的不同都會對其所含成分的含量、結構造成影響,因此分析條件非常難確定,我本人的方向是化學藥物分析,一般的化學藥物在色譜中15分鐘內就能結束分析,但中藥通常要1-2個小時,同時分離度可能也不如化學藥物。在中國對中藥的研究已經進行了很長時間,有的傳統藥物現在被證明對諸如肝臟、腎造成較大的傷害,可是仍然有很大一部分中藥當中的有效成分被發現,我相信隨著研究的不斷伸入,我們對中藥也會有更多詳細、科學的了解。
不請自來。
相關背景:獸醫本科生,中獸醫學習者。說起來還是第一次在知乎上答本專業有點關係的問題,想想還有點小激動。
知乎上化學醫學藥學的大神不少,我的專業知識背景並不是在這些地方,而這些方面其他答案一定說的比我好。我就說說就我在我們學校中獸醫教研室里工作的經歷和歷史,還有我在中獸醫學習中所接觸到的一些東西,來談談對於這個問題的認知。
首先回答第二問。
中草藥中的有效物質可能進行提純嘛?對於提純我們現在擁有的技術還是具有比較大的局限性,而要求做MS之類把每一個成分都分離出來做研究,並且排列組合看是不是綜合的效果,耗時太長,工作量太大,經費要求太大,做出來的可能性很低,做出來以後離開轟動性的文章還有很多路要走。而且另一個問題就是,有動物實驗技術和能力的人,不一定懂得化學合成;反之亦然。這要求兩個學科的人進行深度合作,有著充分自由廣泛的交流。如果這樣做就意味著項目數量起碼少一半。在目前的中國科研體系下,很難做到這樣有效的交流。(有點偏了)另一個問題在於有效成分到底是什麼?有一些藥物的有效成分非常明確,比如黃芪,我們一般認為黃芪多糖是黃芪的有效成分,但是這些藥物是很少見的。但是有些藥物的有效成分卻非常難以界定,原因如下。第一,藥物本身功用多且相互之間沒有明顯的聯繫。比如紫蘇。一般認為紫蘇屬於辛溫解表葯,是一種理氣的常用藥。但是紫蘇的鮮品同時又具有極強的止血作用和殺蟲作用。這兩者之間並沒有顯然的聯繫,我們也無從知曉究竟是什麼成分可以起到相關的效果。事實上我老師曾經做過這樣的項目,但是最後卻沒有辦法進一步分離而不了了之。第二,方劑的存在讓有效成分的概念變得很雞肋。中藥講求配伍,講求調和龍虎(煉丹理論亂入大家意會一下),講求隨症加減。所謂的有效,我們應該是認為對於病人的效果最好,還是對於疾病的「反應性」最好?按照題主的意思用西醫的理論來理解,應該是第二個有效成分,那麼就會有很多中藥的方劑跳出來打臉了。比如(例子再說)(餘下的再說)再說第二個問題。
中醫的基礎理論是陰陽五行藏象等學說,而西醫是建立在解剖學上的醫學。中醫的基礎理論來自於對於活體的觀察,西醫的基礎理論來自於對於屍體的觀察解剖。這會造成很大的誤解。比如所謂的心,西醫裡面的心指的是心臟,可是中醫裡面的心指的是我們大家所認為的心臟嘛?打個不怎麼貼切的比方,讓一個沒有學過一點點微積分的高中生去理解拉普拉斯方程,如何理解的了?這個高中生對於數和單位的理解僅僅是到了虛數,餘下的概念都沒有建立沒有對等起來,也許在一定特殊的條件下他可以運用拉普拉斯方程解決問題,但是我們都知道他不可能理解這個方程。基礎理論的分歧,從研究的邏輯學和方法論的角度來說是說不通的。儘管最後得出的結論和診療方法會相同,但是他們根本是兩個完全不同的體系,用一個體系去研究另一個體系,簡單的劃等號或者按照結果相互對應來進行揣測,毫無疑問是一種耍流氓的行為。(再留一個坑)什麼叫西方分析化學!!!!
首先明確一點,這個系統太複雜。直接深入機理研究顯然不合適,所以...
~~大樣本隨機雙盲對照實驗走起~~
至於藥理什麼的,等你篩出來特效有價值的藥方再說吧。~~另外,補一句,這麼篩選真的有意義么?我比較質疑這個投資回報率。我們中藥學的學生,大一學習中醫基礎理論,無機化學,物理,大二學習分析,有機,方劑學,中藥學,大三學習天然藥物化學,生藥學,藥用植物學,波普解析,生理學,生物化學 藥理學這都是站在化學角度解析中藥成分和作用機制,也就是說你的問題是早就實現了的
紫杉醇就算是吧
西藥的研發過程也是類似的,如果發現從對疾病有一定效應的植物或其他東東,進行研究,分離提純,分析,化學合成或者生物培養,就像以下:西班牙研究人員用從嬰兒糞便中提取的益生菌製作了一種香腸,並認為這種香腸有保健作用,而且「味道不錯」。以下:參看新聞-美國「糞便銀行」徵集健康菌 捐一次可獲40美元請原諒我的重口味,實在是只記得這些重口味新聞,中醫再草藥的利用原理上也是一樣的,不過手段更原始些罷了,作為上例的對比,大家可以了解一下中醫的人中黃,原材料和以上兩個一樣~PS:人中黃是方舟子用來反對中醫的頭號武器之一~
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