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【科技彩云南】科技動態(tài)|【揭秘云南省重點實驗室】之八——用化學語言“極命草木” 文章來源:科技彩云南 | 發(fā)布時間:2019-06-06 | 作者: | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關閉】
云南素有“植物王國之稱”。逶迤的山脈、婉娫的江河、獨特復雜的自然環(huán)境、多元的氣候類型,造就云南成為世界罕見的植物多樣性的薈萃之地。距今,云南現(xiàn)代植被與植物多樣性起源可向前追溯至三千三百萬年。全國大約3萬種高等植物中,約一半生長在云南。 這份天賜的自然資源,彌足珍貴。不僅是為了守護這份天賜的禮物,為了更好的開發(fā)和利用,1957 年,中國科學院植物研究所昆明工作站植物資源化學研究組在昆明創(chuàng)建,成為云南首個植物化學科學研究單元。 從此,一批科學家進駐云南,投身科研,開始了與云南草木相伴一生的科學研究道路。 2001年,植物化學與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室獲批成立,成為了面向科學前沿和國家重大需求,以我國西部地區(qū)豐富的植物資源為研究對象,引領國際植物化學領域的研究中心之一。 5月的昆明,繁花似錦,綠蔭如海,植物勃勃生長。記者帶著好奇的心態(tài),走進這個在國內(nèi)外均有重要影響力的植物化學與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室,探訪科學家們?nèi)绾芜\用科技層層解密“植物王國”中的“生物密碼”,聆聽與科學家們與植物開啟一場化學語言的“對話”。
每年與數(shù)千個植物化合物“對話” “如果說,《中國植物志》是目前世界上最大型、種類最豐富的植物學巨著之一,它摸清了我國植物的‘家底’,為植物建立了‘戶口本’。那么,我們?nèi)缃裨谧龅闹参锘瘜W科學研究就是‘查清’西部植物資源的化學‘家底’,使它借助科研的力量在植物化學領域發(fā)揮出更具‘創(chuàng)造性’的價值?!敝参锘瘜W與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室主任陳紀軍如是說。 顧名思義,植物化學與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室就做兩個事情--植物化學與植物資源持續(xù)利用的基礎研究和應用基礎研究。 “植物是有思維的。比如一種植物需要防御天敵和適應環(huán)境,可以通過合成天然產(chǎn)物達到效果,那么植物中的天然產(chǎn)物有哪些?它們有什么作用?它們是怎樣合成的?如何利用才使效果更好的發(fā)揮?”陳紀軍說,實驗室的科學家們所做的就是解析植物的化學語言。 近年來,實驗室以天然產(chǎn)物研究為核心,以有機化學為基礎,針對西部植物資源開展了植物化學與植物資源、天然產(chǎn)物活性與功能、天然產(chǎn)物化學合成與生物合成、創(chuàng)新天然藥物4個方向的植物化學科學研究。其中,探索植物中的天然產(chǎn)物成為了植物化學研究中最核心的內(nèi)容。 “探索植物中天然產(chǎn)物的提取分離方法和策略,對化學成分結構進行鑒定,揭示其生物活性、功能及用途、發(fā)現(xiàn)分布規(guī)律以及合成機制與途徑,所有的研究路徑都有專門的科研團隊在進行。”陳紀軍說,科學研究就是一個沉心靜氣與植物對話的過程。 與草木相親,與科研同行。 在植物化學與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室里:每年,有近100種植物的化學成分被研究。 每年,鑒定近5000個化合物被發(fā)現(xiàn)。其中,至少500個以上的新化合物被發(fā)表在各種國際國內(nèi)期刊雜志上。 5年間,近400余種藥用植物的化學成分系統(tǒng)研究工作被完成。 陳紀軍說:“多年來,借助著云南得天獨厚的植物資源寶庫,實驗室為這些特色植物資源的發(fā)掘與利用提供著十分重要的科學依據(jù)。實驗室已成為香茶菜二萜,五味子三萜,高等真菌化學的世界研究中心,在國際上引領相應領域的研究。在吲哚生物堿、異戊烯基間苯三酚、石松生物堿、二倍半帖等天然產(chǎn)物特色結構類型研究,獐牙菜屬、升麻屬、葉下珠屬、石斛屬、重樓屬等重要植物藥用類群的天然產(chǎn)物研究領域逐步形成了特色并占據(jù)國際重要影響地位。
創(chuàng)新天然藥的研發(fā)要經(jīng)歷“萬里挑一” 云南是世界上現(xiàn)代植物多樣性最為豐富的地區(qū)之一,也是生物多樣性研究的熱點地區(qū)。當我們走進實驗室的科學研究中心時,人眼能夠看到的所謂“植物王國”并不是從一草一木的綠色植株中得以體現(xiàn)。 “植物王國”早已被科研人員視為天然產(chǎn)物的實體化合物庫,儲存進了“天然產(chǎn)物大數(shù)據(jù)中心”。 截至目前,“天然產(chǎn)物大數(shù)據(jù)中心”已累計入庫了10000余個中國乃至世界首次發(fā)現(xiàn)的天然產(chǎn)物。這些天然產(chǎn)物結構多樣、獨特,新穎;它們將成為我國研究天然產(chǎn)物奧秘的重要物質(zhì)基礎。 “天然產(chǎn)物大數(shù)據(jù)中心”還收錄了植物天然產(chǎn)物實體化合物、結構信息、化合物的生物功能、毒理信息、應用信息、化合物來源的物種資源信息。目的是為了將植物化合物的研究數(shù)據(jù)進行標準化、信息化管理,并以天然產(chǎn)物的基礎研究與應用研究進行科學對接,促進研究成果的早期轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化。 “天然產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)是新藥創(chuàng)制的源頭,創(chuàng)新天然藥物研究是從實驗室基礎研究、應用基礎研究到應用研究的必然結果?!标惣o軍表示,“天然產(chǎn)物大數(shù)據(jù)中心”的建立,為創(chuàng)新藥物的研發(fā)打下了堅固的科研“底座”,使得植物天然產(chǎn)物在歷經(jīng)無數(shù)次的“篩選”之后,有機會成為“萬里挑一”的創(chuàng)新藥物。 陳紀軍認為,從植物資源、化學成分、生物功能、化學合成、生物合成、創(chuàng)新藥物的研發(fā),是一環(huán)扣一環(huán)的研究過程,也是“萬里挑一”的過程。 例如,在天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)的基礎上,科學家大概只能從10000個化合物中找到10個化合物開展臨床研究,開展臨床I、II、III期期的研究之后,大概也就只有1個化合物能被研發(fā)成為創(chuàng)新藥物,成功上市。 2007年,陳紀軍研究團隊與中國科學院昆明動物研究所徐林研究團隊合作,利用天然藥物化學的研究方法,從一個傳統(tǒng)中藥中得到一個對抑郁癥有顯著療效的活性成分--奧生樂賽特。并在2011年前完成了臨床前的所有藥學、藥理學、毒理學的研究,一次性獲得了國家食品藥品監(jiān)督管理局授予的I、II、III期臨床試驗批件;還申請了38個國家專利授權。 目前,奧生樂賽特已完成了I期臨床試驗,通過了對人體的安全性和耐受性的評估,在全國8家醫(yī)院完成了IIa期治療抑郁癥有效性的探索,正在向IIb臨床試驗和III期臨床試驗穩(wěn)步推進中。 與大多數(shù)科學家一樣,這種“萬里挑一”的科研路子,陳紀軍與他的團隊為研究一走也走了十余年?!翱蒲惺且粋€漫長的過程,有時候一個人走,有時候一個團隊一起走,但達到成功彼岸之前,我們要做的就是堅守最初的科研決心,不動搖?!?/span> 近年來,實驗室逐漸發(fā)展成為我國創(chuàng)新天然藥物研究的一支中堅力量。先后探尋出10余個潛在的候選天然藥物分子,獲得新藥臨床批件3項,包括2個1類新藥和1個5類新藥,均已完成臨床I期的研究。其中,2個1類新藥正在開展IIb期臨床研究,3個候選藥物研究獲得國家重大新藥專項資助;治療呼吸道疾病5類新藥“燈臺葉堿”成為近五年我國批準的5個5類有效部位天然藥物之一…… “原本山川,極命草木”這是篆刻在實驗室門前的奠基銘,也成為了中國植物學者畢生的追求,“陳說山川之本源,盡名草木之所出”其中滲透著太多科學家對于植物科學研究的堅持。 而植物化學與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室里的這些科學家們也一樣,他們夜以繼日地圍繞植物中的化學成分展開研究。在進行天然產(chǎn)物結構測試的分析測試中心中,核磁共振儀、質(zhì)譜儀、各類分析與制備型高效液相色譜儀等日夜不間斷地進行著測試工作,探索著這些產(chǎn)物天然的“外貌”和“習性”,為推動天然產(chǎn)物化學的發(fā)展和植物資源的持續(xù)利用提供著源源不斷的創(chuàng)新“活水”。
與科學家聊一聊 最初了解到陳紀軍的項目研究是在實驗室外墻的科研團隊介紹展板上,他的研究團隊利用現(xiàn)代天然藥物化學的研究方法,與現(xiàn)代抗精神疾病(抑郁、焦慮、睡眠障礙和抗乙肝病毒藥理學方法相結合,追蹤發(fā)現(xiàn)活性化合物,并對活性化合物開展結構修飾、有機合成等一系列的研究,為研制新的抗精神疾病藥物和抗乙肝病毒藥物提供理論基礎和臨床候選用藥。 初見陳紀軍,他有著科學家常有的嚴謹、縝密,對于學科知識有著極強的解釋能力,對于他的采訪,每每記者還沒問完問題,他就能給出一連串的學科“干貨”。 陳紀軍給人最為深刻的印象是謙和,對于目前自己從事的科研項目他沒有做過多的介紹,他只是說:“實驗室里還有一批老科學家和中青年科學家比我優(yōu)秀,比我有建樹,科研的路上,我仍在不斷學習、不斷探索?!?/span>
【實驗室名片】 植物化學與西部植物資源持續(xù)利用國家重點實驗室的前身為1957年創(chuàng)建的中國科學院植物研究所昆明工作站植物資源化學研究組。2001年10月經(jīng)國家科技部批準開始建設為國家重點實驗室。憑借著實力雄厚的科研人才團隊和得天獨厚的植物資源,近年來,實驗室科研工作取得了豐碩的成績。 實驗室主持或參與了973、863、國家基金重點項目、NSFC -云南省聯(lián)合基金、國家科技重大專項、國家科技支撐計劃、中科院重大、國家基金面上等不同層次科研項目。奧生樂賽特、芬克羅酮、燈臺葉總堿等一批創(chuàng)新藥物進入臨床前和臨床研究階段。年均發(fā)表科研論文180余篇,報道新化合物超過300個,申請發(fā)明專利20余項,獲得專利授權20余項。 目前,實驗室已逐步建設成為國際上重要的植物化學研究中心之一。實驗室將根據(jù)國家重大需求和本學科國際發(fā)展前沿,充分利用我國西部地區(qū)豐富的植物資源,爭取在先導化合物發(fā)現(xiàn)、植物創(chuàng)新藥、中藥現(xiàn)代化及植物資源持續(xù)利用的原始創(chuàng)新和關鍵技術上實現(xiàn)更大突破,進一步促進學科發(fā)展,國際影響,加大實現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化。 基礎處 省科技廳宣教中心 云南網(wǎng) (科技彩云南微信公眾號 2019年5月30日) |
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