掌上春城訊 普通人眼裡的植物世界花草繽紛，但在植物科學家們看來，植物是偉大而隱秘的。在中國科學院昆明植物研究所，蘊藏著雲南首個國家級重點實驗室——植物化學與西部植物資源持續利用國家重點實驗室。一代又一代的研究人員，數十年如一日地在此與植物對話，用科學方法解析植物化學語言，創造了眾多研究成果，並成功轉化運用到了生物醫藥大健康領域。我國第一個植物化學研究室在中國科學院昆明植物研究所裡，有一處伴著植物清香和化學試劑味道的神秘地帶。雲南首個國家級重點實驗室這就是植物化學與西部植物資源持續利用國家重點實驗室，前身為中國科學院植物研究所昆明工作站植物資源化學研究組，由著名植物學家蔡希陶先生於1957年創建。經過幾代科學家的不懈努力，2001年，國家科技部批准其建設成為植物化學與西部植物資源持續利用國家重點實驗室（下稱「植化室」），是我國第一個以「植物化學」命名的研究室（1963年），也是雲南省第一個國家重點實驗室。該實驗室更多關注的是藥用植物為什麼將這樣一個舉足輕重的重點實驗室放在雲南？中國科學院昆明植物研究所副所長普諾·白瑪丹增介紹，該國家重點實驗室更多關注的是藥用植物。全國野生高等植物約有31000多種，其中雲南省約有17000多種，佔了全國野生高等植物比例的57.5%。雲南豐富的藥用植物資源，為開展植物化學研究提供了理想的資源條件，同時可以藉助中科院昆明植物研究所的平臺，去挖掘植物中所蘊含的科學能量。挖掘植物中所蘊含的科學能量植物化學是重點關注植物中化學成分的結構與功能的一門分支學科，其最引人注目的是，從植物中發掘新藥尤其是針對疑難病症新藥的研究。植化室從提取分析植物芳香油和油脂化學成分起步，開展植物化學研究。以調查甾體激素藥物原料植物資源為契機，開展藥用植物資源化學研究。發現一批批新化合物和新結構類型60多年來，植化室系統研究植物中的化學成分，發現一批批新化合物和新結構類型，為發展雲南香料、新藥和新農藥等產業作出了重要貢獻。特別是進入2000年以來，與植物系統學、藥理學、有機合成、合成生物學等多學科相結合，用科學的思維，為我國創新藥物、中藥現代化發展提供強有力的科學支持。探索植物多彩外表下的密碼探索植物多彩外表下的化學結構，是植化室最基礎的研究工作。普諾·白瑪丹增傳承了中國科學院孫漢董院士的衣缽，帶領著課題組，潛心於「一科一屬」（五味子科和香茶菜屬）植物中化學成分的相關研究。「其中，香茶菜屬植物在全世界約有100餘種，目前我們研究組就研究了67種。全世界從該屬植物中共發現了1200多種新的二萜類化合物，其中有900多種是我們所發現的。在香茶菜屬植物化學成分這個研究領域裡，我們可以自豪地說已成為世界研究中心。」在普諾·白瑪丹增的課題組裡，組員們每天都圍繞著植物中化學成分的結構、功能及其分布演化規律進行著日復一日的研究工作。從植物中發現和認識化學分子，是一個漫長而枯燥的過程實驗室是如何開展研究的呢？按照研究階段的推進，可分為提取—分離—鑑定。提取階段的目的是為了將化學成分從植物的組織中提取出來，得到植物化學成分的混合物。這個階段看似簡單，與日常生活最為相關。如各類藥材泡酒，生活中衝泡的咖啡、茶葉，甚至做菜用的各類調料，都是通過溶劑（如水）將化學成分從肉眼可見的植物裡提取出來。從植物裡提取的成分其實是混合物，其中可能有數十甚至上百種化學成分。這時，就要利用植物中化學成分不同的性質，通過不同的分離材料、溶劑系統，將不同的成分從混合物中分離得到單體。圍繞植物中化學成分的結構進行研究這些化學分子由於結構的多樣性和複雜性，要從植物中去發現和認識它，往往也會帶來極大的挑戰。這個階段是「枯燥重複而又漫長」的科學研究過程，需要不停地重複、不斷摸索，從而觀察出微觀世界的奧秘。化合物體檢測試「品貌特徵」從植物中提純、分離出單體化合物後，這時，植化室中凸顯科技感的「大白」們登場了。檢測植物的核磁共振儀這些「大白」是一臺臺全自動的核磁共振儀。和醫院所使用的核磁共振儀原理相同，但醫院需要的是通過核磁共振現象，獲得疾病部位的圖像資料；而植化室分析測試中心內的核磁共振儀，則是通過核磁共振激發其產生化學信號，從而得到分子的結構數據。同時，這個核磁共振儀還通過先進的設計，將自身散射的磁場封閉起來，工作人員不需要穿防護設備。一個個植物單體化合物樣本，通過核磁共振測試，短則兩三分鐘，長則一兩天，即能得到數據結果。此時，一個化合物的「品貌特徵」數據雛形便出來了。x射線單晶衍射儀如果對數據存疑的，分析測試中心還有另一項叫做x射線單晶衍射儀的「黑科技」。這個儀器設備相當於醫院裡的「心電圖、腦電圖」，將x射線打到樣本的晶體上，晶體便會產生衍射，衍射原理類似早期的膠捲成像，對不同的角度圖像進行收集，整個空間數據收集完成後，就能確定物質的結構。 同時，再通過質譜、光譜等測試，單體化合物的化學成分「外貌」信息，便一目了然。拿到這些信息後，研究人員需要把結構圖和其他植物化學成分進行比對，看看它們是否也存在於其他植物裡面。如果其他植物裡沒有發現過這個化合物，那麼有可能便是首次從植物中發現的新結構分子。系統高效地發掘植物中奇異的分子單從植物化學學科來看，系統高效地發掘植物中這些奇異的分子，研究它們的結構特點、了解分布規律，本身是一門純粹的科學。但如果將其放到新藥發現的科學研究中，它們就變成了新藥研究源頭創新的重要一環，即為新藥的研究提供了眾多的候選分子個體。藥理學家們還需通過分子活性篩選，對這些化學成分進行細胞水平的活性篩選、動物實驗，發現候選藥物後再開展系統的臨床前和臨床研究，一步步把這些具有活性的化合物推向創新藥物。建成全國最大天然產物化合物庫每天，中國科學院昆明植物研究所近30個課題組，在浩繁的植物世界中針對寶貴的天然分子開展相關研究工作。雖然科學的歷程總是布滿荊棘，有趣的科學實驗重複一千遍也會變得枯燥乏味，但他們總是記得院士們的寄語：「做研究，尤其是做基礎科研的，一定要有坐『冷板凳』的精神。」該實驗室也是全國最大的天然產物化合物庫60多年來，植化室的科研轉化成果，也如萬千分子一樣燦若星河。中國科學院周俊院士團隊，在天麻、重樓等植物的系統研究上有重要貢獻。他從天麻屬植物的化學成分中，發現了治療頭痛、失眠的有效成分天麻素，合成天麻素研究成果於1980年轉讓給昆明製藥廠，生產至今創造產值上億元；在對重樓屬6種植物的系統化學成分研究中，周俊院士闡明了其中有效成分偏諾皂苷結構與活性的關係，研發出治療婦科出血藥「宮血寧」。1985年雲南白藥廠投入生產，上市至今累積收入近10億元，產生了顯著的社會和經濟效益。從1975年開始研究冬凌草素，到發現更為有效的毛萼乙素，孫漢董院士團隊研究香茶菜屬植物已40餘年。如今，以孫漢董院士的基礎研究為依託開發的冬凌草藥物，年銷售額高達四五億元。而毛萼乙素也被作為抗乳腺癌藥物正在開展臨床前的相關研究。60多年來，植化室的科研轉化成果燦若星河郝小江院士研究團隊的1.1類抗老年性痴呆新藥芬克羅酮進入II期臨床試驗；植物系統獲得抗性的新型激活劑靛紅酮獲《新農藥登記試驗批准證書》並已開展大田試驗。陳紀軍等科學家則從雲南本土的藥用植物中，分離得到天然酚苷類化合物，採用現代抗抑鬱藥理學模型與天然藥物化學相結合的方法，發現其具有顯著的抗抑鬱活性，且化學結構和作用機制均不同於目前市售的抗抑鬱藥物。該研究轉化的藥品「奧生樂賽特」是國家重大新藥專項4個十三五重點推進的項目之一，並一次性獲批I、II、III期臨床試驗，入選《中國製造2025》重點領域技術路線圖……普諾·白瑪丹增表示，不勝枚舉的成果，體現了中國科學院昆明植物研究所植化室在植物化學領域研究的原始創新性。如今，該國家重點實驗室已經建成了一個龐大的天然產物化合物庫，目前庫存量約有11000餘個，是全國最大的天然產物化合物庫。未來，中國科學院昆明植物研究所植化室將把越來越多基礎研究中的重要發現，作為大健康產業鏈中科技支撐的重要一環，結合疾病治療、市場開發等實際需求，與更多的生物醫藥企業、機構合作，讓植物化學應用研究更加造福於人類。昆明日報全媒體記者：廖晶蓉圖片：孟祝斌責編：李冬雨編審：周曉雪 沙蘭梅