分子生物学(全国中医药行业高等教育“十四五”规划教材)
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三、分子生物学与其他学科的关系

分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学、细胞生物学和信息科学等学科相互渗透、综合融汇而建立和发展起来的,已经形成独特的理论体系和研究手段。

(一)分子生物学与其他学科相辅相成

分子生物学与生物化学的关系最为密切。在教育部公布的二级学科目录中,二者属于同一个二级学科,称为“生物化学与分子生物学”(代码071010),但研究侧重点不同。生物化学通过研究生物体的化学组成、代谢、营养、酶功能、遗传信息传递、生物膜、细胞结构及分子病等阐明生命现象;分子生物学则着重阐明生命的本质,主要研究核酸和蛋白质等生物大分子的结构和功能、生命信息的传递和调控。

分子生物学与细胞生物学的关系也十分密切。传统的细胞生物学主要研究细胞及细胞器的形态、结构和功能。细胞作为生命的基本单位,是由众多分子组成的复杂体系,在光学显微镜和电子显微镜下见到的结构是各种分子的有序集合体。阐明细胞成分的分子结构可以让我们更深入地认识细胞的结构和功能,因而现代细胞生物学的发展越来越多地应用分子生物学的理论和技术。分子生物学则从生物大分子的结构入手,研究生物分子之间的高层次联系和作用,特别是细胞整体代谢的分子机制。

分子生物学研究生命的本质,因而广泛地融合到医学领域中,成为重要的医学基础。分子生物学与微生物学、免疫学、病理学、药理学及临床学科广泛交叉和渗透,形成了一些交叉学科,如分子病毒学、分子免疫学、分子病理学和分子药理学等,极大地推动着医学的发展。

(二)分子生物学促进中医药研究

近年来,中医药研究在继承的基础上借鉴现代科学特别是分子生物学技术,拓宽研究思路,为中医药现代化开辟了一个新的研究领域。

1.分子生物学在中医基础理论研究中的应用 中医基础理论研究是中医药现代化研究的基石。一个时期以来,中医基础理论研究虽然在某些方面取得了一些进展,但就本质而言,依旧没有重大突破。在新的形势下,研究人员将分子生物学技术与中医基础理论相结合,探索从微观角度阐明中医基础理论如藏象和证候的实质,为进一步研究提供理论基础。在证候的理论研究方面,研究人员还提出通过对足够数量的同一疾病证候患者的基因表达进行分析,建立辨证要素的基因表达谱数据库,再相互组合,建立证型的基因表达谱数据库,作为客观且规范的辨证标准,开展证候与易感基因相关性的研究,探索证候相关的易感基因型及其表达,寻找证候易感性差异的遗传学基础,从遗传多态性方面为证候学研究提供基因组依据。

2.分子生物学在中药研究中的应用 中药是中医学的组成部分,其保健作用和治疗作用已经为几千年的生活实践所证实。不过,中药至今仍未在国际上得到广泛认知,大多数中药还不能作为药品进入国际市场。影响中药产业现代化和国际化的重要原因是大多数中药的有效成分还不明确。此外,还有药品质量控制不够标准、疗效评价不够规范、药理和毒理作用不够明确等问题有待解决。分子生物学技术应用于中药研究领域,不仅可以深化中药理论、提高中药疗效、减少中药副作用,而且有利于中药与现代医药接轨。运用分子生物学研究中药主要有以下几个方面。

(1)中药材的鉴定:为了保证中药的疗效,首先要控制中药材的质量。目前应用于中药材鉴定的分子生物学技术有电泳技术、免疫技术和DNA多态性分析等。

(2)药用植物和动物种质资源的研究和改良:运用分子生物学技术进行分子亲缘研究,广泛收集并保护药用植物种质资源,可以筛选优质药用植物,防止现有品种退化;可以改良传统药用植物的遗传性状,提高其有效成分含量;还可以保护和繁殖濒危动植物药材,大量生产高品质道地药材,在传统药材的生产和加工过程中发挥作用。

(3)中药有效成分的转化增量:中药有效成分(如生物碱、皂苷、糖苷、黄酮、挥发油等)大部分为次生代谢产物,应用基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等技术可以大量获取这些原本含量很低的次生代谢产物。

(4)中药分子药理学的研究:近年来,随着分子生物学和现代药理学研究方法的结合,中药分子药理学已现雏形。在分子水平和基因水平上研究中药有效成分的作用机制,阐明中药药性理论,建立中药活性检测系统,或以受体和基因为靶点开发新药甚至开展基因治疗,将成为分子药理学的重要内容。中药作用的受体机制和受体的药理学特性、中药对基因表达的调控、基因水平的药物筛选、药物代谢酶及其基因的鉴定、中药诱发基因突变的分析等,将成为中药分子药理学研究中既有挑战性又有前景的新领域。

目前,中医药尚处于传统医学和现代医学的交会点。在传统医学这一层次上,中医药已经进入了后科学时期。中医药走向世界,一方面要通过更广泛的医疗实践来丰富中医药,另一方面要汇集全人类的智慧,结合现代医学成果来发展中医药,而分子生物学技术等现代科学技术将是完成这一使命的重要工具。