09,14,2026 4vistas
Prólogo
El camino de investigación científica del investigador Qiao Xue es inseparable de la "medicina de la Universidad de pekín": desde que ingresó en 2003, permaneció en la escuela en 2012 para enseñar, y después de regresar de una visita al extranjero en 2018, formó un grupo de investigación, que nunca ha estado lejos durante más de dos décadas. Se burló de sí misma como una investigadora científica "muy nativa":En el crecimiento y desarrollo de la medicina en la Universidad de pekín, con la medicina tradicional china como objeto de investigación, la dirección de la investigación siempre gira en torno a un núcleo: los productos naturales en la medicina tradicional china.
Pero la "tierra" no equivale a ser vieja. El estudio a largo plazo del complejo sistema de medicina tradicional china la hizo consciente de las limitaciones de los métodos tradicionales de Investigación. Cuando los experimentos farmacológicos requieren moléculas candidatas de grado K y el contenido de los materiales medicinales es extremadamente bajo, los métodos tradicionales de extracción y separación se enfrentarán a grandes desafíos. Este cuello de botella la llevó a recurrir a la biología sintética.No depende de los materiales medicinales, sino que "cultiva" los ingredientes activos de la medicina tradicional china con microorganismos.
Este camino no es fácil, pero le ha permitido encontrar un nuevo lenguaje para contar la historia de la medicina tradicional china.
De "analizar la medicina tradicional china" a "sintetizar la medicina tradicional china":
El camino de la transformación impulsado por el cuello de botella de la investigación científica
El punto de partida de la investigación científica de Qiao Xue es el análisis de los componentes químicos de la medicina tradicional china. Debido a la alta complejidad de los componentes de la medicina tradicional china, el Grupo de investigación ha dependido durante mucho tiempo de la Cromatografía líquida (lc) y la tecnología de espectrometría de masas de Cromatografía líquida (lc / ms) para su análisis. Pero el análisis solo se puede "ver" y no se puede "obtener". Cuando la farmacología o la investigación clínica requieren cantidades suficientes de compuestos, surge el problema. El compuesto objetivo no se puede obtener solo por la combinación de líquido y masa, incluso si hay una fase líquida de preparación a gran escala, está limitado por el contenido natural del componente objetivo en los materiales medicinales, lo que consumirá una gran cantidad de recursos de la medicina tradicional china y recursos humanos y materiales.
Fue este dilema "visible pero no accesible" lo que la llevó a recurrir a la investigación de la biosíntesis en 2015. Desde entonces, el Grupo de investigación ha pasado de "analizar la medicina tradicional china" a "sintetizar la medicina tradicional china", centrándose gradualmente en el mecanismo de biosíntesis de los productos naturales vegetales y entrando oficialmente en el campo de la biología sintética.
"Producto natural lego": nuevas posibilidades derivadas de la heterogeneidad de las enzimas
En el proceso de explorar cómo las plantas sintetizan moléculas activas, el investigador Qiao Xue propuso una metáfora gráfica: "producto natural lego".
Esta idea proviene de una nueva comprensión de la función de las enzimas. El libro de texto de la escuela secundaria enfatiza que "las enzimas son específicas, una llave abre una cerradura", pero la investigación real encontró que muchas enzimas tienen "promiscuidad" - pueden catalizar con flexibilidad diferentes combinaciones de sustratos. Por ejemplo, una enzima puede conectar tanto a A B como a c, e incluso seguir conectando D sobre una base ab. "la naturaleza da mucha creatividad a las proteínas. "Qiao Xue dijo.
Hay un gran número de "bloques de construcción" universales en la naturaleza, como glucosa, ácido cinámico, acetilcoenzima a, etc. Estas pequeñas moléculas están ampliamente distribuidas y se pueden ensamblar de manera flexible en una variedad de productos naturales como "bloques de construcción" por enzimas. El nombre de "lego" se debe precisamente a esta característica modular y combinable. Esta característica abre la posibilidad de construir "productos naturales no naturales", tanto conservando el esqueleto natural como introduciendo modificaciones no naturales para explorar una mejor actividad farmacológica.
Aterrizaje y desafío: de la flor de loto dorado a la protección de los recursos de la medicina tradicional china
En la actualidad, el Grupo de investigación ha aplicado esta idea a la síntesis de varios ingredientes activos de la medicina tradicional china. Un caso representativo es la flor de loto dorado, una medicina tradicional china silvestre, cuyo clima y tiempo de cosecha afectarán a sus ingredientes activos.Glucosídeos de carbono FlavonoidesContenido.
El equipo de Ye Min / Qiao Xue de la facultad de farmacia de la Universidad de Pekín pasó mucho tiempo analizando la vía de biosíntesis de los flavonoides y glucosídeos de carbono, y trabajó con el equipo del Profesor Cai menghao de la Universidad Tecnológica del este de China para introducir toda la ruta en la levadura para lograr una fermentación de alto rendimiento de más de 20 gramos por litro. "Esto significa que en el futuro se puede obtener de manera estable ingredientes activos clave sin depender de los recursos silvestres".
El investigador Qiao Xue señaló que este tipo de resultados, por un lado, se pueden utilizar para la investigación y el desarrollo de medicamentos naturales, por otro lado, son de gran importancia para la protección de los recursos de la medicina tradicional china: casi la mitad de la medicina tradicional china común en China depende de la recolección silvestre, y si se pueden producir ingredientes clave a través de la fermentación, se reducirá significativamente el consumo de recursos silvestres. Además, las enzimas y los factores reguladores encontrados en el estudio de la biosíntesis también se pueden utilizar en la cría molecular para ayudar a seleccionar fuentes de semillas de plantas medicinales de alta calidad.
Aclarar la biosíntesis de los componentes de la medicina tradicional china está lleno de desafíos técnicos. "Muchos genomas vegetales son más grandes que los humanos, y identificar genes objetivo es como buscar una aguja en un pajar". el equipo de Qiao Xue es bueno en la estrategia de "análisis de correlación": reducir el rango de candidatos perturbando las plantas, observando cambios simultáneos en los compuestos objetivo, intermediarios y expresiones genéticas. Esta estrategia depende en gran medida de técnicas precisas de análisis y pruebas.En cuanto a la selección de instrumentos, el Grupo de investigación tomó la Cromatografía líquida y la combinación de líquidos y masa como el esquema preferido, y el conocimiento de muchos ingredientes comunes de la medicina tradicional china se completó sobre la base de los instrumentos Agilent LC / Q - TOF y 2d - LC / ms.
La investigación científica es algo interesante que todos hacen juntos.
El investigador Qiao Xue admitió que se dedicó a la investigación científica no por decisión deliberada, sino por elección lógica. Esto se debe a la profunda acumulación y persistencia de los mentores, el Profesor Guo Dean y el Profesor Ye Min en el campo de la medicina tradicional china, que la afectaron profundamente. "La investigación científica es algo interesante, si eliges hacerlo, debes hacerlo bien". Al formar a sus propios estudiantes, siempre se esfuerza por crear un ambiente de investigación científica libre y abierto, animándolos a tener el coraje de salir de la zona de confort y mantener la curiosidad por las cosas nuevas y las nuevas tecnologías. Durante el experimento, la inteligencia, la diligencia y la tenacidad de los estudiantes son una fuerza motriz importante para el avance continuo del tema.
La investigación de Qiao Xue también es inseparable del valioso apoyo de los coautores, colegas y expertos técnicos de agilent, cuyas opiniones constructivas presentadas en muchos intercambios han proporcionado una inspiración importante para el avance del tema, por lo que está profundamente agradecida.
Imaginación de la "medicina tradicional china sintética de múltiples componentes" para el futuro
El investigador Qiao Xue espera que la Ia desempeñe un papel más importante en la excavación genética, el diseño enzimático y otros enlaces para promover la innovación del paradigma de investigación de la biología sintética vegetal. En el futuro, tal vez a través de la fermentación de bacterias de ingeniería, se pueda producir una "medicina tradicional china sintética de múltiples componentes" consistente con la composición de la medicina tradicional china, protegiendo la medicina tradicional china de las limitaciones del clima, la tierra y el ciclo de cosecha, proporcionando una nueva solución para el uso sostenible de los recursos.
