秦楚風(fēng)訊(十堰融媒記者 翁紅 通訊員 黃松鶴 鄭語晨)人參、黃精、重樓、珠子參、黃柏……這些珍稀瀕?；蛱厣咧档乃幱弥参铮磥慝@取它們或?qū)⒉辉傩枰仙讲赏?、毀林剝皮，也不用大量“與糧爭(zhēng)地”。在無菌的玻璃瓶和高度自動(dòng)化的生物反應(yīng)器中，就能“長(zhǎng)”出源源不斷的高品質(zhì)藥用成分。

近日，湖北醫(yī)藥學(xué)院張勇洪教授團(tuán)隊(duì)宣布，已在十余種秦巴山區(qū)特色中藥材中成功分離愈傷組織，并完成了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的懸浮細(xì)胞系構(gòu)建，攻克了植物干細(xì)胞工程化擴(kuò)增的多項(xiàng)核心技術(shù)難題。依托這一系列突破性進(jìn)展，該團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先于中藥領(lǐng)域系統(tǒng)闡釋了“細(xì)胞農(nóng)業(yè)”的創(chuàng)新理念，為瀕危藥材資源替代與高附加值生物原料的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)開辟了全新的工業(yè)化路徑。

把藥材“種”在瓶子里，不毀林也得良藥

秦巴山區(qū)是我國(guó)重要的道地中藥材資源富集區(qū)，也是南北植物區(qū)系交匯的重要生態(tài)帶。長(zhǎng)期以來，中藥材獲取方式高度依賴野生采挖和土地種植。這種傳統(tǒng)的開放式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系對(duì)氣候、土壤存在高度依賴性，不僅面臨資源波動(dòng)、品質(zhì)不均的痛點(diǎn)，部分藥材的獲取更伴隨著生態(tài)破壞的代價(jià)。

“以黃柏、厚樸等多年生木本皮類藥材為例，傳統(tǒng)獲取其有效成分需要等待樹木生長(zhǎng)數(shù)年甚至十?dāng)?shù)年，且‘剝皮取藥’往往意味著對(duì)林木的致命破壞?！弊鳛楹笔∈〖?jí)人才、湖北省優(yōu)秀科技特派員，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張勇洪教授表示，“而我們嘗試做的，是把藥用植物生產(chǎn)的核心單元——具有持續(xù)分裂能力的干細(xì)胞，轉(zhuǎn)移到可控制的環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)。這項(xiàng)技術(shù)有望突破藥用植物漫長(zhǎng)生長(zhǎng)周期的限制，在較短時(shí)間內(nèi)高效獲得目標(biāo)活性成分，為實(shí)現(xiàn)‘少采伐、少耗損而獲取優(yōu)質(zhì)藥材’提供了新的可能，也為節(jié)約時(shí)間成本與生態(tài)資源開辟了更加可持續(xù)的路徑?！?/p>

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，團(tuán)隊(duì)通過體外定向誘導(dǎo)獲得愈傷組織，并進(jìn)一步建立起懸浮培養(yǎng)體系。在這里，植物細(xì)胞可以在無土、恒定條件下持續(xù)增殖，并高效積累黃酮、多酚等活性成分。

“簡(jiǎn)單來說，就是在瓶子里‘種’藥材?！必?fù)責(zé)藥用植物干細(xì)胞培養(yǎng)與生物反應(yīng)器開發(fā)的團(tuán)隊(duì)青年骨干葉崢秀博士形象地解釋道，“不過，我們‘種’出來的不再是整棵植株，而是經(jīng)過精挑細(xì)選、富含有效成分的高純度細(xì)胞原料。”

形態(tài)各異的中藥植物干細(xì)胞

目前，團(tuán)隊(duì)已在黃柏、珠子參、武當(dāng)黃精、茅蒼術(shù)等十余種秦巴特色珍稀中藥材中，成功建立了穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞培養(yǎng)體系，為后續(xù)的工程化放大打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

站在國(guó)際前沿，系統(tǒng)闡釋中藥“細(xì)胞農(nóng)業(yè)”

事實(shí)上，利用植物干細(xì)胞生產(chǎn)高價(jià)值藥物并非天方夜譚，而是國(guó)際頂尖生物技術(shù)競(jìng)相角逐的前沿。早在2010年，國(guó)際植物細(xì)胞培養(yǎng)先驅(qū)、Green Bioactives公司創(chuàng)始人Gary J. Loake教授團(tuán)隊(duì)就在《自然生物技術(shù)》(Nature Biotechnology)發(fā)表里程碑式的研究，通過培養(yǎng)紅豆杉的形成層分生細(xì)胞，成功繞開了傳統(tǒng)繁瑣的脫分化步驟，實(shí)現(xiàn)了抗癌藥物紫杉醇的體外穩(wěn)定合成。這一突破，為植物天然產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

正是在國(guó)際前沿探索的啟發(fā)下，張勇洪團(tuán)隊(duì)立足中國(guó)豐富的秦巴道地藥材資源，率先在國(guó)內(nèi)中藥領(lǐng)域系統(tǒng)闡釋了“細(xì)胞農(nóng)業(yè)”的時(shí)代定義?！啊?xì)胞農(nóng)業(yè)’絕非對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植方式的替代，而是面向未來的、極其重要的戰(zhàn)略性補(bǔ)充。”張勇洪表示。在這條連接農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)與先進(jìn)制造業(yè)的前沿交叉賽道上，這支扎根秦巴山區(qū)的科研團(tuán)隊(duì)給出了清晰的時(shí)代定義與實(shí)踐方向。

對(duì)此，團(tuán)隊(duì)核心成員、湖北省省級(jí)人才李琛教授有著深切體會(huì)：“傳統(tǒng)中藥材在種植中易受土壤重金屬、農(nóng)殘等外部污染威脅。而‘細(xì)胞農(nóng)業(yè)’構(gòu)建的封閉體系徹底隔絕了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)轉(zhuǎn)譯為可參數(shù)化、可復(fù)制和可規(guī)模放大的生物制造過程。”

“細(xì)胞農(nóng)業(yè)”精準(zhǔn)勾勒出了中藥農(nóng)業(yè)走向工業(yè)化的實(shí)踐路徑。在當(dāng)前大力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)向高端制造業(yè)轉(zhuǎn)型的宏觀背景下，將中藥材的生產(chǎn)由田間地頭搬進(jìn)現(xiàn)代化“細(xì)胞工廠”，高度契合了國(guó)家對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)和綠色生物制造的產(chǎn)業(yè)定位，不僅實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)屬性向工業(yè)屬性的跨越，更為地方經(jīng)濟(jì)開辟了高附加值的新興產(chǎn)業(yè)鏈。

博士軍團(tuán)扎根沃土，以硬核實(shí)力領(lǐng)跑細(xì)分賽道

植物細(xì)胞培養(yǎng)并非簡(jiǎn)單復(fù)制微生物發(fā)酵模式。植物細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢、對(duì)剪切力敏感，液體培養(yǎng)中易團(tuán)聚形成大顆粒，增殖效率低，這是全球植物細(xì)胞工業(yè)化普遍面臨的技術(shù)難題。團(tuán)隊(duì)核心成員、長(zhǎng)期從事植物干細(xì)胞調(diào)控機(jī)制研究的鄭蘭蘭教授介紹：“我們從細(xì)胞分裂調(diào)控和再生機(jī)制入手，優(yōu)化培養(yǎng)體系，使部分細(xì)胞系實(shí)現(xiàn)良好的單細(xì)胞分散培養(yǎng)和穩(wěn)定擴(kuò)增?！苯?jīng)過持續(xù)攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的多個(gè)細(xì)胞系已具備優(yōu)異的增殖能力和冷凍復(fù)蘇性能，并能夠穩(wěn)定積累目標(biāo)活性成分。這為進(jìn)一步工程化放大奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

在干細(xì)胞工程化擴(kuò)增前，必須確?！胺N子”的純正。團(tuán)隊(duì)骨干游磊博士則從分子生藥學(xué)角度做了補(bǔ)充：“細(xì)胞農(nóng)業(yè)為藥材基原鑒定、品質(zhì)穩(wěn)定控制提供了新的技術(shù)基礎(chǔ)，使中藥生產(chǎn)更接近現(xiàn)代制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系?！庇卫诓┦繃@重樓、黃精、虎杖等秦巴道地藥材，從分子生藥學(xué)層面建立了一套嚴(yán)苛的種質(zhì)及基原鑒定技術(shù)，從源頭確保了細(xì)胞系的“純正血統(tǒng)”。

張勇洪教授（左二）與團(tuán)隊(duì)成員正在分析培養(yǎng)細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)

系列成果的背后，是一支高水平學(xué)術(shù)“鐵軍”的默默支撐。作為湖北省“生物與醫(yī)藥”優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科群的骨干力量，湖北醫(yī)藥學(xué)院藥用植物及進(jìn)化遺傳學(xué)團(tuán)隊(duì)依托武當(dāng)山特色中藥研究湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)期深耕藥用植物資源的保護(hù)與利用。這一系列技術(shù)瓶頸的突破，標(biāo)志著該團(tuán)隊(duì)在藥用植物干細(xì)胞工程領(lǐng)域已具備國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的硬核科研實(shí)力。

從實(shí)驗(yàn)室走向“細(xì)胞工廠”，向產(chǎn)業(yè)界發(fā)出合作強(qiáng)音

“在瓶子里長(zhǎng)得好，關(guān)鍵還要在工廠里長(zhǎng)得穩(wěn)。”張勇洪表示。

目前，相關(guān)核心技術(shù)已獲批多項(xiàng)國(guó)家專利。團(tuán)隊(duì)正全面推進(jìn)“藥用植物干細(xì)胞工程化培養(yǎng)與規(guī)模化應(yīng)用平臺(tái)”建設(shè)。下一步，團(tuán)隊(duì)將引入國(guó)內(nèi)頂尖的生物反應(yīng)器裝備研發(fā)力量，啟動(dòng)5L、10L、20L等不同規(guī)模的放大驗(yàn)證，構(gòu)建從實(shí)驗(yàn)室到中試生產(chǎn)的完整技術(shù)閉環(huán)。

在生物制造與“雙碳”戰(zhàn)略交匯的時(shí)代趨勢(shì)下，植物干細(xì)胞被譽(yù)為高效的“綠色微型固碳工廠”。其衍生的細(xì)胞凍干粉、培養(yǎng)物提取物及外泌體等產(chǎn)品形態(tài)，在國(guó)際高端化妝品原料(INCI目錄)、功能食品及生物醫(yī)藥市場(chǎng)正迎來爆發(fā)式需求。

為加速“細(xì)胞農(nóng)業(yè)”藍(lán)圖落地，張勇洪團(tuán)隊(duì)正式向產(chǎn)業(yè)界發(fā)出強(qiáng)音：熱忱歡迎有志于布局新能源與綠色制造交叉賽道、深耕大健康與功能性原料市場(chǎng)的企業(yè)對(duì)接洽談。團(tuán)隊(duì)期盼通過橫向課題聯(lián)合攻關(guān)、技術(shù)成果轉(zhuǎn)化或聯(lián)合孵化科技型企業(yè)等多元模式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，共同打造區(qū)域生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展新引擎。

從秦巴山區(qū)出發(fā)，湖北醫(yī)藥學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)的這一探索，既是對(duì)區(qū)域中藥資源的創(chuàng)新利用實(shí)踐，也是高校科研服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)升級(jí)的主動(dòng)擔(dān)當(dāng)?；蛟S在不久的將來，部分珍稀瀕危中藥材將不再受限于山林與田野，而是以全新的“工業(yè)形態(tài)”走向世界。而“細(xì)胞農(nóng)業(yè)”正在為這一未來提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支點(diǎn)。

編輯：陳琦

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