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中药研究中需要做细胞实验吗?

2020.5.25

“中药研究中需要做细胞实验吗?”如果这个问题换一下,“临床疾病研究需要做细胞实验吗?”大家的答案是什么呢。看下CNS上做疾病研究的文章,大家都很清楚了。

我们先聊聊为什么疾病研究需要做细胞实验。这个跟疾病的研究历史,或者说疾病研究的发展程度相关的。


1、任何疾病的发现,都是有个临床表型,哪里不舒服了,而称为病。

2、在疾病研究历史中,哪里不舒服了,先进行研究的是,什么器官和组织出问题,导致这个临床表型的。所以目前医院里面分科,大部分是按照器官来分的,心内科,心外科,肝胆外等等。解剖学的出现促进了这一步研究的发展。当然我们也可以说因为从临床表型到器官组织需要深入研究而促进了解剖学的出现。达芬奇是此中高手。

3、确定了是什么器官和组织出问题,进一步深入研究到什么呢。器官组织的最小功能单位是细胞。进一步深入研究就是,组织中什么细胞发生改变与正常细胞不同了从而使得组织器官的正常功能发生改变,造成临床表型。显微镜的出现促进了这一步的快速发展。出现了病理学,病理科被“现代医学之父”威廉·奥斯勒称为“医学之本”。从这里开始医学研究进入了显微时代。

4、病理学的研究把疾病研究精细到组织内的最小功能单位,对于临床疾病的诊断发挥了巨大作用。但对于治疗,细胞为什么会改变,如何逆转其改变,显得力不从心。分子生物学出现后,人们开始对这个问题再次深入探讨。细胞内生命活动的主要物质之一是蛋白,蛋白技术也是先发展起来的。人们就开始在细胞内找疾病相关的蛋白。但是,从分子的层面来讲,蛋白其实是个结果,是基因编码后的结果,当DNA被发现,且被证明是细胞内的遗传物质,其指导了细胞内蛋白的表达,疾病研究真正的进入了分子阶段。目前,我们仍然还处于这个阶段,寻找疾病相关的基因,这个基因改变了组织内什么细胞的什么功能,导致疾病发生发展。

5、疾病研究到了基因这个分子层面是不是结束了呢。人类探索的热情是人类发展的源泉,探索并未停止。找到这个疾病功能基因后,又开始探索,这个基因为什么会在疾病的细胞中发生改变,谁让他改变的,这个探讨就是功能基因的上游调控机制。或者探讨,这个基因是怎么让细胞发生功能改变的,这个就是功能基因的下游机制。疾病功能基因,是否通过EMT促进疾病。是否通过自噬影响疾病发生发展。是否通过代谢影响疾病发生发展(肿瘤免疫checkpoint治疗是现在肿瘤免疫治疗研究的热点,3月16日的nature,俺们中国人的研究发现胆固醇酯化能够增强CD8+T细胞的抗肿瘤活性)。

临床表型—器官组织—细胞—基因—机制。在我们自己的研究中一定要关注这个完整过程。讲座中季博的描述是,一个课题是否完整就看在这个课题研究中是否重演了疾病研究的历史,是否有基因,基因与临床样品的相关性,基因对细胞的功能,基因发挥功能的机制。临床表型,写标书是在第一段,发文章,也是在第一段。
 
聊完疾病研究的发展历史。我们开始聊药。

西药的开发,是从疾病功能基因开始的。如果一个基因其改变促进了疾病的发生发展,这个功能基因就为疾病的候选药靶。如果我们能够找到某个物质能够逆转该基因造成的功能改变,如果最后这个物质通过了临床前实验,临床I期II期III期IV期实验,就是药了。至于这个物质是什么,是小分子化合物,还是蛋白,还是核酸。都可以。西药的开发,是先有药靶,后有药。

我们中药呢,中药是临床经验的产物,是临床实践中总结出来的。是先有药,后研究机理。中医的理论体系出现很早。其与西医的理论体系不同,但大家注意,都是对疾病“病理医理”的阐述,没有孰好孰坏之分,只有角度的不同。但是在药物方面,两者有相同之处。

目前对中药持怀疑的人,总结来说,有三个方面的疑问。

1、成份是什么。也就是成份不清,或者说有效成份是什么。药材的质控,从有效成份开始,这是中药现代化的工作之一。

2、是否有效。这里的有效指什么病人用什么药,是否标准化。临床前实验数据如何。虽然中药在临床上使用了很多年,是否做过统计分析总结规律,标准化。对于我们做研究的人,关键是临床前的数据如何。

3、机理。也就是药物有效的机理,下游药靶是谁。跟西药联系起来,就是这个药物通过什么疾病功能基因起作用的。

目前在中药研究的领域中,很多做药化的老师,在做药物成份的分离纯化,解决的是第1个方面的问题。也有不少老师在接着深入做,这些成份哪个或哪些是有效成份。解决的是第2个问题。

大家注意,这里有个误区。很多人认为,中药是集团作战,你把单个成份分出来,很可能就无效了。中药研究不能这么做。OK。打个比方,治疗一个疾病需要解决5个点,中药中含有5个成份对应这5个点,这样一副包含5个成份的中药治好了病。但是如果这副药中只有4个成份,解决了4个点,治疗效果就不好了或者无效了。这就是中药临床实践中经常会看到的,缺了一味药,就没效果了。那么就有一个问题出来了,到底需要几个点几个成份,每个成份负责什么。为什么要做这个呢。

1、药材质控。有效成份清楚了。药材质控以有效成份为标准。(这里的有效是指这个成份的功能,而不是指集团作战时最终的临床治疗效果。药引本身没有治疗作用,但是却可以促进其他成份发挥治疗作用。)

2、降低副作用。是药三分毒。其实在很多中药复方中,不少药是补药,起保护作用的。目的一个是提高机体的抵抗能力,另一个就是消除药材中有副作用物质的伤害作用。因为药材入药没有提纯,有利的物质在里面,有害的也在里面。通过细致研究,目的是找到有利的物质,去除有害的物质。可能也会有人说,有利的和有害的是同一个物质,没错,现在研究表明是存在这种情况的,比如pi shuang。注意,是研究之后发现的,有研究数据拿出来,而不是推测的。这样,我们在实际使用中就可以对其进行严格控制,在有效浓度内发挥有利的作用,降低其毒害作用。而在我们用的药材中这个物质是什么,是有利还是有害,还是两者都有。如何控制提高其有利面降低其有害面。都是需要我们深入研究的。

3、精准治疗。因为有效成份清楚,其功能也清楚,那么我们就可以根据病人的实际情况进行用药调整,做到精准治疗。

其实目前西药的治疗,也在往联合作战方向走,多药联用。艾滋病的鸡尾酒疗法就是复方。现在肿瘤免疫治疗,PD-1的抗体治疗临床也是跟其他药物联用的。殊路同归。只不过,西药是先搞清楚每个成份,每个成份的功能,再合起来。而中药是,已经合起来了,现在是搞清楚成份和每个成份的功能,目的是“知其然,并知其所以然”,提高疗效降低副作用,精准医疗。
 
药物是否有效,或者成分是否有效。我做动物实验是不是就OK了呢。比对疾病研究的历史,动物模型仅仅是模拟了临床,但却不能代表临床。目前药物研究的要求是如果要证明有效,需要提供更深入的证明材料。也就是药物机理研究,通过什么下游疾病功能基因。也就是第3个问题,机理。这个问题是目前中药研究中最前沿的领域。药物有效的下游机理,下游药靶是谁。西药在这方面,不管是有效机理还是副作用的机理,研究都比较清楚。我们中药研究现在还处在起步阶段。

而要找到药物的下游药靶,从药物下游的差异基因中去寻找到疾病功能基因。药物下游的差异基因,芯片做完会有成百上千。从这些基因中寻找到疾病功能基因这个工作,必须在细胞上来做。因为要证明药物下游改变的基因是否为疾病的功能基因,必须对基因单独进行操作,观察其功能。如果用动物做,动物上进行基因操作的成本比细胞上操作高了n多倍,特别是周期。动物上操作基因周期太长。所以最佳路径是在疾病的细胞模型上寻找到这个功能基因,然后到动物上进行验证。

细胞用什么呢。回到疾病的研究历史中去,这个疾病,研究中认为疾病发生发展是什么细胞发生了改变。我们就用什么细胞。

检测指标用什么呢。还是回到这个疾病的研究历史中去,这个细胞参与到疾病发生发展,其如何改变参与到疾病发生发展,是增殖加快,还是凋亡了,还是分化了。这些就是我们的检测指标。

注意,一个疾病相关的细胞有很多很多。我们在课题设计时把哪个细胞作为我的细胞模型呢。从课题的可行性及成功率角度考虑,建议用好养好做基因操作的细胞。这样才能事半功倍。
 


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