《肠 · 道》 演讲是由热心肠研究院录制的类 TED 演讲节目,本文为第五期演讲嘉宾陈峰博士的演讲内容,录制于 2019 年 3 月 23 日,北京· 32 小剧场。
引言:从高校到企业再回到高校,曾建国教授有什么精彩故事?什么是中兽药,为什么限制抗生素给中兽药带来了新契机?利用中兽药替代抗生素需要注意什么?
演讲者介绍
曾建国湖南农业大学中兽药湖南省重点实验室主任;热心肠智库专家
曾建国教授一直从事中药资源研究及综合利用开发,是我国植物提取物行业的倡导者,提出“二个标准三个规程”的标准化提取物”产业理念和“基于鲜药材产地初加工技术”。作为湖南农大中兽药学位点领衔人,主要从事中兽药创制与饲用植物提取物产品研究。
谢谢热心肠先生,也谢谢“肠·道”这个平台给我提供跟大家交流的机会。
我叫曾建国,学中药出身,第一份工作是在研究所从事天然药物的研究;第二份工作是我自己下海创业,经营中药与植物提取物的企业;第三份工作是自己创建了一个中兽药的公司;第四份工作重新上岸,回到了湖南农业大学。
有两个故事和两个插曲,可以描绘我从中药到中兽药的过程。
第一个故事。
有一天,我们研究室主任拿一个样本交给我,说:“小曾,你用三个月的时间把这个产品开发出来”,他让我做的是银杏叶提取物。
那是1988年,当时我们实验室有两个实习的本科生,我晚上带着他们俩偷偷摸摸地,在长沙市的八一路上偷采行道树上的银杏叶,然后一身灰尘地回到研究所。
叶子放到哪里呢?我们看见有两个空桶,两个桶装的酒精,是我们在做绞股蓝提取物工艺之后剩下的酒精。我就把银杏叶装到桶里面,然后再去查资料。
我们制定了很简单的工艺,就是酒精提取,大孔树脂吸附,酒精解析。三个月不到,样品出来了,送到德国,德国人很惊奇,认为我们水平很高,不到三个月竟然全部合格。
当时我们头儿非常高兴,去跟省科委打报告,到湖南的宁远县去筹建一个天然植物提取的工厂。然后就大量的收集原料,那个时候一毛七一斤,我记得很清楚,大量的收了好几百吨,然后就开始生产。
第一批不合格,第二批还是不合格,人家投了100多万,那个时候100多万很多钱的,我们感到很自责。但是,我们的样本再拿回来检验是合格的。
后来我们就到产地去,碰到一个老人家,他说:“以前在60年代的时候,有老外在这收过原料,但是不是你们这么收的,他们请人在树上摘叶子,我就参与过。”
我就问,摘了叶子怎么弄走的?老人说,他们用塑料桶,塑料桶里装的酒精。你看,当时一个不经意的举动,我们偷偷摸摸采的树上的绿叶,在没有办法保存的时候,为了应急把原料放到酒精桶里面,就把产品做合格了。
所以,在做植物提取物的时候,必须把原料搞清楚,产地在哪、采收季节、年份、粗加工工艺,都要搞清楚。
这是我一辈子都记得的事情。
第二个故事,就是博落回。
1994年的时候,有人找我要血根碱(博落回提取物),我就把血根碱交给了他们。再不久,对方就找我要些样本。
到了1998年的时候,他们要了45公斤,那很多了,而且很贵,都超过1000美金一公斤。到了2001年的时候,对方要跟我签15年的独家采购合同。
我很奇怪这是什么东西,一查,原来欧洲在为禁用饲用抗生素做准备。2003年,欧盟要全面通过三年的时间取缔饲用抗生素,到2006年1月份就要禁止使用。
所以这个产品开发成功,就让我从中药转到了中兽药。
在博落回这个故事的同时,还有个小故事。
在90年代的时候,血吸虫病在湖南、湖北大量的复发。国家投了大量的资金在血吸虫病的防控上面,但是水的污染很严重。那么有没有可能从植物源的东西中,找到某种防控血吸虫的物质?
当时我们省里面有个科技专项,是中南大学牵头的。当时我在国外,等我回来的时候,他们已经成立了这个项目,我就没有加入进去。但是我还是想把博落回用到血吸虫尾蚴的防控上面,就找到了湖南省血防研究所。
他们给了我三天的时间,我就买了100个烧杯,从高剂量到低剂量,一点点摸索。
高剂量血根碱对血吸虫尾蚴的致死性是自然的,然后我从80%、60%一直尝试到浓度为0,发现是100%致死剂量的一万分之一的剂量,血吸虫尾蚴竟然也全部死了。
是什么原因呢?当时我感到很奇怪,后来发现原来是血吸虫尾蚴的共生微生物在起作用。低浓度的血根碱,对它有营养作用,使这一部分的菌长得很好,然后这部分菌把尾蚴给弄死了。
实际上这么低的剂量,对肠道菌群的调控是有帮助的,而并不是说杀菌促生长。
这是第二个故事,关于博落回的一个小故事。
在我到了农业大学之后,又有两件事情让我记忆深刻。
第一件事,是在我成为农业部的兽药审评委员、药典委员后,有一天农业部打电话给我,说在湖北发现蜂蜜毒死了四个人。他们初步筛查,罪魁是蜂采了博落回的花。
我说那绝无可能,因为在此前,我已经做过这个实验了。我为了找证据,到现场踏勘,全部做完之后,花了一个月的时间去做蜂毒的溯源,最后我们证明是雷公藤,不是博落回。
还有个小插曲,是关于黄花菜,它是我们湖南衡阳祁东的一种很好的蔬菜,但是黄花菜经常有导致腹泻的现象,教科书里面说黄花菜有秋水仙碱。
我让学生采样本,只要是黄花菜的样本就都采过来,二百多个样本,全部做质谱,可是根本就检测不到(秋水仙碱)的精确分子量,提纯工艺也提不到。
然后我让学生去查大量的文献,这个时候发现有问题啦。
第一篇文献说,有可能是秋水仙碱,因为那个时候根本没有质谱;第二篇引用文献的人,就几乎要指示秋水仙碱了;第三个引用的人,干脆就说是秋水仙碱。
于是乎,教科书里面也就说是秋水仙碱,可是根本就没有人后面去证实过有还是没有。
后来我又对秋水仙碱的代谢产物,秋水仙碱的生源合成途径的所有化合物,用质谱去甄别它的痕迹,根本就没有。于是我就确定黄花菜里没有秋水仙碱。
那么导致腹泻是什么原因?有一定的毒性是什么原因?我觉得黄花菜鲜的熟吃是没有问题的,至于类似于秋水仙碱的成分是什么,那个成分很不稳定,我们现在正在研究当中,它是分子量在455的一个成分,我们正在做。
所以这两个插曲,或三个小故事,就是我从中药做到中兽药,以及中兽药与肠道菌群相关工作的一个基础。
再跟大家来讲讲我在湖南农业大学如何做中兽药。
中兽药其实就是中药,用的对象是人就是中药,用的对象是动物就是中兽药。中兽药跟中药其实就是同宗同祖,黄帝内经、本草纲目等等,都是源头和基础,但是中兽药里面有一个元亨疗马集,那是真正专门写中兽药的。
虽然解放之后有一段时间,大家给了中兽药比较高的地位,但是文化大革命之后一段时间又不见了。
现在又起来了,你们知道中兽药再次兴起是什么原因吗?就是因为抗生素的滥用,导致没有什么东西可以去替代它,于是大家又想起来中兽药,想起来天然植物、饲用植物。
在中药研究里面,我们知道屠呦呦老师通过古籍获得启发。青蒿一握,二升水渍之,榨其汁,取其汁,尽服之。然后就发现,青蒿素一定要用低温乙醚萃取才能获得。
我们中兽药,真正最传统的中兽药,应该是复方。但是我做的跟屠呦呦老师做的一样,是提取里面的有效成分。
在我们国家的药典里,用传统叫法咱们叫中药,用现代叫法我们叫天然药物。所以说,我所做的博落回,在某种意义上,既属于中药,也属于天然药物。
我研究博落回,实际上从它的四个成分入手:血根碱、白屈菜红碱、原阿片碱和别隐品碱。
其中,白屈菜红碱和血根碱属于苄基异喹啉的生物碱,而原阿片碱和别隐品碱属于普洛托品类的生物碱。这两类生物碱有一定的区别,但是大体都是一致的。
我在学校里做研究,一定要选择一个植物专注做下去。我跟大家也提醒一下,做研究不能做的太杂。我70%的精力,团队都在干一个资源。
从最基础的基因组、宏基因组、代谢组、化学成分、提取工艺、评价,一直干到产品开发,这是大贯穿的研究。
所以这些年就取得了一点点小成果。
首先,我们把博落回开发了四个二类新兽药。
第二个成果,博落回作为罂粟科植物的第一个全基因组,是我们团队构建的。
构建的目的在哪里?就是因为我们在大量消耗野生博落回资源的同时,必须看到未来资源怎么办。所以野生变家种,需要改良,只有改良的品种,比我们用工艺去降低成本更有效。
你工艺降低20-30%算不了什么,但我含量提高一倍,我的成本下降多少,大家心知肚明。所以,为了降低成本,一定要改良这个品种。
另一个,我们要利用新的资源来获得它。比方说,我们基于基因组,把它从酪氨酸到血根碱的十几步的功能基因挖掘出来,然后去做代谢合成,构建工程化的菌,这是有可能的。
还有一个就是,我们把植物的底盘细胞去做毛状根,大量的毛状根的获得,也是血根碱的新来源。
所以说,任何基础研究,当与产业结合的时候,它就凸显出更大的价值。
第三个成果,就是搞清了为什么血根碱有用。
我们首先关注的靶器官是肠道。要研究肠道菌群的时候,必须基于宏基因组这个技术手段去研究它。我们借助宏基因组的这个技术,去研究血根碱如何调节肠道菌群,跟代谢有什么关系。
还一个就是,我们研究了天然来源的产品跟抗生素有什么区别。于是我们设计了CTC,就是金霉素做干预组,血根碱做干预组,还有空白组等等。
从495个样本得到的宏基因组数据,高、中、低剂量的干预组得到了一系列其他的数据。我们整合分析发现,血根碱的作用机制跟金霉素完全不一样。
金霉素是通过调节粘菌霉素产生菌丰度大规模的提高,代谢一系列的抗生素,比方说克拉维酸。而血根碱主要提高乳酸菌的丰度,达到菌群调控的作用。
同时,一系列的炎症因子也被抑制,发挥抑制炎症因子的功能,这两种都是差不多的。
于是乎我们得出一个结论,就是博落回之所以能替代饲用抗生素,就是因为整肠,调节肠道菌群,抗炎,最后的结果是促生长。
所以我们就提出了,“整肠、抗炎、促生长”的饲用抗生素的替代技术路线。
中兽药有它的特征,一个跟中药不同的最主要的特征是它的对象是动物,大部分都是半年养殖期。猪就半年养殖,鸡四十天左右,更长一点的有牛。
但再怎么长也不像人,人活八十岁,还有一百岁的,人的生命是不能用价值去衡量的,但猪是可以用价值衡量的。因为这种不同,导致我们研究开发产品的方式绝对不同。
再好的兽药,对它有用,一旦成本超过它承受的价值,立刻就变得没有用。而人药只要能治病,再贵也有用。开发中兽药的时候,这点是跟中药截然不同的地方,必须低成本、快速的获得这种东西。
比起人药,兽药难还是不难?我认为比人药难多了。人药开发时,你的对象能说话;兽药开发时,我的对象都不知道痛痒,它不会说话。
但不管怎么样,开发兽药一定是基于成本或效果同等的重要。在某种程度上,成本比效果还重要。
大部分中药、中兽药,都是通过预防来防治疾病。真正治疗疾病的有没有?有,但我想不是太多。
再有,我们在做中药的过程当中,这个宣传,我有的时候都觉得还是有点过了。
还有,做了新药开发之后,后面的研究跟不上了。其实新药开发完之后,一定要做后面的东西,就是药为什么有用。
老外开发一个产品,过两年就给你讲一个机制,他跟我们不是一样吗,但是我们做了之后就不管了。所以,中药我们一定有同样的机制可做,我在行业里经常提醒,这部分一定要加强。
中兽药现在有好多政策了,2020年计划替代饲用抗生素,是很好,但是好的东西我们一定要看到,我们未来要它真正的好,如果乱宣传,恶心了我们中兽药,这个时候就变得不好了。
我们中兽药还要借人药的中药现代化近三十年的成果,促进中兽药的快速发展。
最后我提下,我自己承担了国家重点研发计划,我们提出的就是“整肠、抗炎、促生长”的饲用抗生素替代技术。
“整肠”,顾名思义,我关注肠道,因为我们养殖业关注的是生产性能,而肠道就是最大的营养器官,所以一定要关注肠道。
第二个,“抗炎症”,就是人药抑制的炎症,如果半年或者一年之后,抑制不了它,那就没有成药性。
但对动物来讲,只要在它变成我盘中餐之前,它没有表征出来就可以。但它真正在抑制炎症,消耗体内的能量才可以,这个时候它就有成药性。
最后的结果,它能“促生长”。促生长是用饲料转换率来表征的,两公斤饲料可能能长一公斤肉,如果我两公斤的饲料,加了某个东西进去之后,肉长得多了,那个东西肯定促生长。
还有一个就是免疫,因为肠道健康了,免疫也就好了。很多中药能对一些病毒性的疾病有防控作用,我想就是在免疫上面。
中药固然重要,是千年文明,但是我们在继承当中一定要创新,一定用现代的新东西赋予它新的内涵。
肠道是中兽药发挥作用的重要器官,我们一定要关注它,也要关注免疫,关注炎症,关注营养。
谢谢大家!