陈士林：中药借DNA条形码深呼吸

      中药饮片混伪品的问题长期以来困扰着中医中药行业的健康发展，不久前的“苍术造假”事件更将中药饮片的品质推上了风口浪尖。此外，诸如三七与菊三七的互用、山银花与金银花的混淆、冬虫夏草掺杂亚香棒虫草等，均直接影响中药在临床使用中的稳定性、疗效及安全。

      然而，中药绝大部分使用的都是根、茎、皮和叶，并非完整的植物形态，一直以来只能采用传统鉴定方法来鉴别物种，由于技术上存在一定的局限性，准确性难以完全保证。“我们就是希望通过DNA条形码技术，将生物物种鉴定的最新成果应用到传统中医中药上，从中药的源头确保质量，从中医的根基巩固疗效。”陈士林如是说。

      引领鉴定学术变革

      传统的中药原植物的鉴定方法，如基原鉴定、性状鉴定、显微鉴定和理化鉴定，仍然难以从根本上解决鉴别准确性的问题。陈士林介绍，DNA条形码技术简单来说，就是通过对比物种之间的DNA序列差异，为药用植物分类提供证据，是近年来国际上发展起来的生物物种鉴定新技术。“以甘草为例，在国内甘草属常见的种属就有8种，不同的种属都具有不同的特性，仅凭药剂人员来鉴别种属是不可能的。基于这样的理论，通过对中药材的正品物种进行DNA条形码序列片段的测定分析，建立正品物种DNA数据库，在鉴别其他药材时只要将药材DNA与数据库做比对，就可以准确判断药材原植物物种。”

      知之非难，行之不易。2010年，在比较了psbA-trnH、matK、rpoC1、ycf5、ITS和ITS2等7个候选条形码序列后，由于发现ITS序列的DNA提取和扩增很困难，陈士林的研究团队在国际上首先提出将ITS分为3段，其中长度约为230bp的ITS2因提取和测序容易，物种鉴定能力更强，更加适合中药材等存在DNA降解材料的鉴定。该原创成果的研究论文——《ITS2作为药用植物通用DNA条形码序列》在国际科学杂志《公共图书馆》发表后，引起了轰动，截至目前，该论文被引用超过460次，更被德国专业网站选为近25年来在ITS2领域最受关注的16篇文章之一，作为中医中药的学术成果，取得了极为突出的成绩。

      此外，研究团队的多篇围绕中药DNA条形码检测论文，如《中草药DNA条形码鉴定体系》、《核基因组序列分析》、《植物条形码研究从基因到基因组》、《ITS/ITS2种子植物核心条形码》等，影响因子(IF)均超过10。

      谈到这里，陈士林感慨道：“过去生药鉴定学术领域所发表的国际国内研究者的论文，IF大于5已经实属不易，这也说明国际上对DNA中药鉴定新技术的关注与热情。”截至目前，团队发表的与DNA条形码鉴定体系相关的学术论文超过150篇，3篇入选中国百篇最具影响力优秀国内学术论文，8篇代表性论文引文超过1200次，包括被PNAS等国际著名期刊引用。

      助力中药品质升级

      中药DNA鉴定来源于产业需求，因此，绝不能仅仅停留在学术层面上，这是陈士林一直以来坚持的目标。“中药材鉴定本身就是应用型的学科，研究中药的品种、质量，制定出中药标准，为寻找和扩大药源提供前提和基础;DNA条形码识别技术同样为中药材真伪鉴定标准化、自动化提供了有利的产业支撑。”

      为实现技术向产业转化，首先就要保证样本数据库的准确性和实用性，为此，陈士林的团队以《中国药典》2010版收载的植物和动物药材为研究对象，建立了囊括几万份原物种样本的DNA数据库，其中每一种药典收载的药材，收集超过10个以上的样本，不少药材更是超过50个样本，对于人参、冬虫夏草等特殊品种甚至搜集了超过100个样本，并经由中检院及全国各地药检所对所有的DNA数据进行验证复检。

      在此基础上，陈士林进一步通过信息化技术手段，建立了目前全世界最大的中草药DNA条形码鉴定数据库和中药材DNA条形码鉴定网络化操作平台，涵盖了绝大多数美国药典、日本药局方、欧盟药典、韩国药典和印度药典的植物药。

      据了解，该平台可广泛适用于中药材源头加工、生产、流通等各个环节，如中药种植基源信息检索、查询以及比对鉴定，中药种植基地种质资源的真伪，种子种苗的鉴定，现有种质资源库样品的真伪，中药资源野生变家种过程中种源的鉴定，中药材采收、粗加工、存储和销售等。由于该方法不会受到外部环境因素的影响，且不拘泥于药材形态和部位，为中药材原植物和种类鉴别的正本清源提供更加准确可靠的手段。

      转眼10余年，陈士林带领的课题组从筛选叶绿体基因组、线粒体基因组和细胞核基因组起步，逐步建立起完备的中药DNA条形码“身份证”鉴定体系，包括以ITS2序列为核心、加上psbA-trnH为补充序列的植物类中药材的DNA条形码，以及以COI序列为核心、ITS2为辅助序列的动物类中药材的DNA条形码信息网络化平台。

      时至今日，陈士林仍然在致力于提升中药药材、饮片及成药质量标准化的道路上不断前行。

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      让“身份证”技术产业化

      现在有很多人说中医药治病不灵了，其实有一部分原因是中药饮片质量出了问题，也就是传承近2000年的道地药材不道地了。我国中药饮片质量差异较大，还导致市场不平衡以及不正当竞争，同时造成了中药资源的浪费。而在中药材市场流通过程中，由于缺乏符合生产实际、与市场流通配套的中药材质量评价标准，导致中药质量参差不齐，掺杂使假的现象屡禁不止。

      可喜的是，如今这一现状正在发生着改变，中草药DNA条形码技术在鉴定领域的革命性应用，促使中药材从眼观、口尝，升级到基因层面的客观判定，这不仅改变了生药鉴定学科被动追赶其他学科的局面，更为中药产业化找到了全新的、可供标准化的管理方法。

      医药经济报：传统的中药鉴定方法有其局限，那么中药DNA条形码鉴定流程又是怎样的?有哪些优势?

      陈士林：中药DNA条形码鉴定具有通用性和客观性，在不同物种之间也具有可比性、技术操作简便性，其重复性和稳定性也高，供试样品只要经过处理、DNA提取和PCR扩增，获取条形码序列就可以进行种属的结果判断;在鉴定系统中，包含序列、条形码、二维码等多种输出格式，可以实现移动客户端查询，一步操作即可实现准确鉴定。

      DNA条形码技术具有6大优势：只需选用一个或少数几个基因片断即可对绝大部分中药物种进行准确鉴定;可以在短时间内鉴定大量样本;重复性和稳定性高;实验过程标准、操作简单，更易实现物种鉴定自动化;可有效缓解分类鉴定人才缺乏的现状;可通过互联网和信息平台对现有物种序列信息进行集中统一管理，并可实现资源共享。

      医药经济报：任何一种中药鉴定方法最核心的价值无疑是鉴定的准确性，目前该技术的应用效果如何?

      陈士林：以中药注射液为例，无论是国内和国外对于注射液的质量均一性的要求都是非常高的，比如七叶皂苷原料药典收载的药材娑罗子的来源就有3种，通过对药材及7种DNA条形码鉴定，七叶树属侯列具有很好的扩增效率与测序成功率，并且物种鉴定效率高。

      对于名贵及易混药材的鉴定效果也是十分明显的，如冬虫夏草，由于资源蕴藏量有限，且经济效益好，因此，混伪品泛滥，如亚香榛虫草/尼古虫草、蛹虫草及人造伪品滇紫菀等，我们收集各主产区冬虫夏草及其13种混伪品及近缘种属共236份，能准确鉴定冬虫夏草和其混伪品及近缘种属;羌活与宽叶羌活也是易混药材，31份药材样本中的羌活和宽叶羌活，基原植物及混伪品能100%地准确区分。

      医药经济报：该技术对于中药企业意味着什么?目前哪些企业正在使用中药DNA条形码鉴定技术?

      陈士林：通过DNA条形码技术可以实现对中药材及其原植物、中药材种子种苗、粉末以及细胞、组织等来源材料的物种准确鉴定，并为中药企业定制中药材DNA条形码鉴定系统，以保障中药生产投料安全。目前成都新荷花、武汉爱民、天津盛实、中山中智等许多药企已经开始使用该基因鉴定系统。