傳統中藥醫學(Traditional Chinese Medicines ,TCMs),於博大精深的中國已超過3000年載的使用歷史,隨著日新月異的醫學科技,訴求自然之傳統中醫業已與速效的西醫並駕齊驅,很多醫學觀念亦紛紛導向中西合璧之途,在各種醫學評估及試圖尋找西藥替代品的情況下,中草藥勢必為首選。而中藥產品的日益普及,與其接受度漸趨增加,也使得產值逐年水漲船高,消費者除了注意藥品安全問題外,亦衍生出藥物來源合法性之問題,但往往在選購中藥產品時,看見的只是包裝的成分內容,附註之藥品標籤是否誠實,亦或其中隱藏很多摻假不實的添加成分,皆無從得知,而消費者就可能成為這場交易中的蒙蔽者。甚至有不肖商人,利用違法的瀕臨絕種動植物為藥材,或添加禁止入藥之植物萃取物試圖魚目混珠,這些非法行為都可能導致消費者身體損害或後遺症。迄今,鑑識中藥內容方式,雖可鑑別出植物成分,但也侷限於已知標準品的範圍,欲知其確切來自何物種仍有難度,因此,要如何有效把關這些市面上流通的中藥產品,本篇作者將中藥檢驗結合次代定序 (NGS) 平臺,探究每種藥品中所含之 DNA 種類,將其序列與已知動植物之 DNA 資料庫進行比對,利用此方式作者成功鑑定出中藥成分的物種來源。此外,為了達到保護野生動植物的永續發展,也結合瀕臨絕種野生動植物國際貿易公約,探討這些中藥來源的合法性,作者分析由澳洲海關人員所查扣包含粉末、錠劑、膠囊與草藥等多種違反當地環境法之中藥製品 (圖一)

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在這些DNA嚴重裂解的樣品中,利用 PCR 技術增幅其特定 DNA barcode 區域(如:葉綠體 tRNAtrnL (UAA) intron P6-loop 區域與動物粒線體 16S rRNA 基因),將得到超過49,000ampliconreads 藉由 NGS 定序,再以生物資訊比對後,結果發現這些中藥成分大多來自不同的植物,主要以豆科、菊科、禾本科、唇形科、茄科與繖形科為主(表二)

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證明這些中藥由各種植物混合製成,更從中發現含有麻黃(已於 2004 年被美國食品暨藥物管理局禁止使用)與細辛(含致癌化學成份馬兜鈴酸)等毒性物質,而這些有害成分在藥品包裝上皆無著實標示,其中更以牙痛一粒丸( TMC-016 )混合種植物成分居冠。另者,於某些藥品上同時檢測出植物與動物(如:水牛、鹿和蟾蜍) DNA 成分,有些含有違法之瀕臨絕種野生動物的 DNA,如:賽加羚羊( Saiga tatarica )與亞洲黑熊( Ursus thibetanus ),甚至在標榜 100% 的純羚羊角粉內,檢測到摻雜綿羊與山羊的 DNA。本篇所採之 TCM 樣品,其檢驗結果含多種成分,且無論在中、英文的標示上皆非屬實記載 (表三)

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如今藉由 NGS 技術替消費者把關這些不實中藥,使之複雜成分原形畢露,一方面不僅可保障消費者的服用安全,同時減少保育生物遭受人類的迫害,其次,在違反藥事相關法案上也能協助提供有效證據,有利海關在查緝保育動植物製藥之違法貿易,此舉亦是 NGS 平臺應用於檢驗中藥的嶄新突破


 

參考文獻

Coghlan M.L., Haile J., Houston J., Murray D.C., White N.E., Moolhuijzen P., Bellgard M.I., Bunce M. (2012)Deep sequencing of plant and animal DNA contained within traditional chinese medicines reveals legalityissues and health safety concerns. PLoS Genet 8(4): e1002657.

 

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  • 游客
  • 不知用ngs鉴定中药成分要花多少钱。是不是用传统的化学成分分析法要便宜一些呢。
  • 你好,請問你想要問的是NGS應用於判斷中藥成分的純度,還是判斷其中有效的化合物成分?
    一般而言,NGS可用於判斷核酸序列,因此本文提到可以藉著tRNA和rRNA序列,來確認該中藥是否來自於某特定幾個物種。
    但NGS不適合用於判斷中草藥之中非核酸的有效成分,若想要判斷非核酸的有效成分,還是建議使用HPLC進行分析。

    簡單來講,中藥的有效成分,可能同時存在於不同的物種中,藥材的選用幾乎都可相互取代。假如只想單純鑑定中藥內之化學成分,當然以傳統方式為優先且便宜,但如果想更深入了解,該成分從何而來?合法於否?就必須確認物種來源,此時,得需進一步利用NGS進行生物核酸定序加以鑑定,才能見微知著及一窺全貌,化學成分分析不等於核酸定序。

    YourGene 於 2012/12/26 18:23 回覆

  • 訪客
  • 如果只是針對特定序列,根本不用用到NGS
    這是殺雞用牛刀,浪費錢的作法
    rRNA跟tRNA其實在生物間都有特定的保留序列可以用來設計專一引子...或者退化性引子,這樣只是跟潮流,不是真正的解決問題
    用兩千塊可以解決的問題,你們卻要花上萬塊,不是很奇怪嗎?
  • 謝謝您給我們機會來更深入地探討此篇文章。

    倘若受測樣品為單一物種且單一品系的中藥,的確可以將PCR產物透過Sanger定序了解其物種來源。然而,由於傳統中藥多為複方,此篇文章主要在討論是否中藥內是否參雜多種物質,包含有效成分和DNA遺傳物質等,且這些物質的比例和物種來源並不完全清楚,而世界上共有27萬種的藥用植物以上。

    使用PCR的確是可以用來放大特定的序列,但是由於樣品的來源就不是單一物種或是pure culture。若需要使用Sanger定序的話,PCR增幅出來的片段還需要經過選殖(cloning),並挑出單一植株(single colony),才能進行Sanger定序。若要得到和本篇成果相同的資料量,則需要挑選約5000個植株(clone),假使只挑500個植株,再加上每個植株的Sanger定序,其成本至少需要幾萬元(在此先假設每次PCR的實驗結果都是成功的)。

    再回到前面段落所提的藥用植物數量,世界上共有27萬種以上,光文中TCM16就有22種,次世代定序將會是一個較具經濟價值的方法,在未知的情況下,去了解傳統中藥內所包含的物種比例和成分。

    在此,也向您介紹總體基因體學(Metagenomics),Metagenomics為近十幾年來發展出來的新學門,主要是透過研究分析環境基因體,進而來描繪環境的代謝特性,與這篇文獻的所提出的方法有其相關性。歡迎您於我們有更多的交流。

    YourGene 於 2014/07/15 17:01 回覆

  • 訪客
  • 我覺得樓上的留言有缺公允。此文章的內容主要探討中藥內是否帶有各種混和物。這些混和物是"未知種類"且"未知比例"。你所謂可以用兩千塊去確認中藥內的混和物種和比例,不曉得你打算設計幾對引子和幾次Sanger 定序?這種類似metagenome的複雜問題,你卻認為可以單純到用兩千塊打發?我覺得你處理問題的方式還蠻獨特的。
  • 謝謝您的回應,Sanger定序和次世代定序在不同的研究議題皆有其優勢,歡迎您與我們有更多交流。

    YourGene 於 2014/07/15 17:00 回覆

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