李真玉任涛（寿光市中医医院药剂科山东潍坊262700）
【摘要】植物细胞不仅具有形态建成全能性，同时还具有物质代谢全能性。利用植物细胞全能性发展起来的细胞培养等生物技术是解决中药资源日益匮乏，实现药用次生代谢产物工业化的有效手段之一，本文主要综述了利用细胞培养技术在获得中药有效成分中的研究进展，并对这些领域存在的问题及发展前景进行了讨论。
【关键词】细胞培养中药次生代谢
我国中药种类繁多，使用普遍，对这些资源的开发与利用有悠久的历史，是我国医药学发展的物质基础。随着近年来中药的大量需求和野外大规模、无规划地过度利用，野生中药资源受到很大破坏，其中相当一部分已面临濒危。因此，在中药的栽培研究和大力实行GAP管理的同时，也应积极倡导开展利用组织培养、细胞培养等生物技术以满足医疗保健的需求。本文对近年来国内外在利用生物技术获取植物的有效成分方面的研究进行了归纳和总结。
1植物细胞培养技术在生产中药药用成分的应用概述
植物细胞培养技术的出现源于植物全能性理论的出现。植物细胞全能性的设想于1902年提出[1]，1948年得到了证实，这为进行植物细胞培养工作奠定了理论基础。1956年Routine和Nickel首先提出用植物细胞培养生产有用次生代谢产物，从这以后的几十年里，研究工作得到了迅速发展。
植物细胞大规模培养技术是保存和发展中药材的一种可能途径。使用细胞大规模培养技术可以在可控的和可重复的条件下生产天然药物，而不会受到病虫害、地理、气候季节等因素的影响，并且产物分离、提取操作简单。植物组织培养这一新技术在中草药方面应用的前途是无限广阔的，它不仅有利于探讨和阐明药用植物生理、遗传和成分生物合成等一系列理论问题，而且一旦工业化生产问题得到解决，可以在生产那些价格高[1]，产量低，需求量大的化合物上做出很大的贡献，同时还可以有效地防治病虫害。
通过筛选高产细胞系、改进培养条件和技术，以及设计适合植物细胞培养的发酵罐，人们已对包括紫草、长春花、毛地黄、黄连等在内的多种药用植物细胞进行大规模生产实验，有的已成商品投入市场。为了加速植物细胞培养技术商业化生产进程，各国科学家们一方面不断改进培养技术；一方面发展新的培养方法。随着研究的不断发展，植物细胞大规模培养成为一种成熟的工业化生产方式已经为期不远了。同时，代谢产物生物合成的基础研究越来越受到重视，特别是有关酶的确定和分离，不仅为控制代谢途径提供了科学依据，而且为利用基因工程手段操纵代谢途径打下了重要基础。
2利用植物细胞培养生产药用有效成分
2.1植物细胞培养生产抗癌药物紫杉醇
植物细胞培养被公认为是生产紫杉醇一种长期有希望的方法。Ketchum[2]从6种紫杉醇属植物中进行愈伤组织的诱导，均获得产生紫杉醇的细胞株，其中2个细胞株在悬浮培养条件下培养超过29个月和16个月，悬浮培养细胞的紫杉醇含量大于20mg／L。
在研究红豆杉细胞培养基中营养成分的消耗规律时发现蔗糖、葡萄糖、果糖、磷源、氮源及钙、镁和铁离子在产生紫杉醇中都起着重要作用。
2.2细胞培养生产人参皂苷
方绮民等报道了利用病原性真菌作为一种诱导物能够促进甾族类皂苷(西洋参皂苷)的合成。同时，周立刚等还从工艺学角度探索了对悬浮培养细胞的影响因素，研究表明，适合于细胞悬浮培养的培养液体积为三角瓶总用量的1／5至2／5，渗透压增大可明显地提高细胞培养物皂苷含量，但对细胞生长不利。范代娣等通过对液体培养的动力学研究确定，液体培养收获最佳期为23d以上，皂苷累积的高峰期为25d以后。这些结果为今后西洋参细胞大量培养应用于工业化生产以及皂苷生物合成机制的研究奠定了基础。
除此之外，从其他人参属植物中也能够得到人参皂苷。张以恒等利用高密度悬浮细胞培养三七获得人参皂苷，产量高达1．57g／L，为生物反应器放大和工业化生产作出了有益尝试。
2.3细胞培养生产喜树异碱(ICPT)A和B
有文献报道以喜树的根、茎及叶为外植体共诱导出六种愈伤组织。通过高效液相色谱和质谱分析,确定了具有合成喜树异碱(ICPT)A和B能力的四种愈伤组织,并通过改变激素配比等策略,对喜树愈伤组织生长、ICPTA和ICPTB的合成以及愈伤组织的状态进行了调控,成功地获得了适合悬浮培养的愈伤组织,并建立起喜树细胞悬浮培养系。喜树细胞悬浮培养系是由尺度主要集中在2-4mm的细胞团颗粒组成,除在对数生长期有一定的单细胞外,细胞主要是以细胞团颗粒的形式存在于培养液中。通过培养液中的激素组成和配比的不同组合,得出了最佳激素浓度配比为2,4-D0.15mgl~(-1)+BA0.6mgl~(-1)。系统研究了喜树细胞悬浮培养的动力学规律，从培养工艺上看细胞生长大致可分为指数生长期、恒速生长期及减速生长期三个阶段,培养周期约为15天,最大生物量达到18.37gl~(-1),相应的ICPTA和ICPTB的含量分别为3.67%和1.33%。在此基础上考察了接种量及接种物“年龄”对喜树细胞生长时间进程的影响,以胞内磷酸盐含量为参数来表征喜树细胞“年龄”,并得以验证。
3结语
虽然通过植物细胞培养生产药用成分取得了很大的进展。但药用植物细胞大量培养的研究还有很多关键性的问题，没有得到根本性的解决，始终制约着药用植物细胞培养实现工业化生产的进程，这其中最主要的问题还是如何建立出适合不同植物细胞培养体系优化和放大的模型。因此对于植物细胞培养过程进行建模以及细胞培养规模放大的研究仍然是一项十分有意义而又艰巨的研究任务。
参考文献
[1]LiuCC，WangYC，OuyangP．Progressesofproducesecondarymetabolismusingplanttissueculture[J]．JBiotechnol(生物技术通报)，1997，5：I-7．
[2]KetchumREB，GibsonDM，CroteauRB，eta1．ThekineticsoftaxoidaccumulationincellsuspensionculturesofTaxusfollowingelicitionwithmethyljasmonate[J]．BiotechnolBiocng，1999，62：97-105．