揭秘最大蟑螂养殖场:每年培育60亿只入药
任何药物,如果里面的成分没有搞清楚,就会埋下安全隐患,用蟑螂开发药物也是如此。
记者/李鹏 编辑/陈永杰 供图/视觉中国
说到蟑螂,大家应该都是深恶痛绝,一脸嫌弃。作为一种曾经和恐龙生活在同一时代的彪悍物种,蟑螂不仅撑过了当年铺天盖地的灭四害活动,就算到了现在,依旧在不少人家里称王称霸。
虽然很多人都不待见蟑螂,只要见到一只,恨不得赶紧灭了它全家,但你知道吗?现在我们吃的、用的部分药物就可能是由蟑螂制成的。而它的药效也开始被科学研究逐步予以证实。
研究蟑螂为什么那么顽强
蟑螂头掉了,身体为什么还能活动五六天甚至更长的时间?蟑螂腿断了,几天之内就能重新长出来。这些有关蟑螂的神话被科学研究证明。3月20日,国际著名期刊Nature Communications(自然·通讯)发表了华南师范大学昆虫科学与技术研究所所长李胜教授团队与中国科学院上海植物生理生态研究所詹帅研究员关于美洲大蠊的最新研究成果《美洲大蠊发育可塑性的基因组与功能诠释》,并被作为同期研究亮点予以推出。
“我对研究蟑螂产生兴趣是来到广州以后。”从事昆虫科学研究已有20多年的李胜告诉北京科技报记者。
李胜2006年从美国著名的约翰·霍普金斯大学博士后出站后回国在中科院上海生命科学研究院工作,但是研究的并不是蟑螂。2017年调到广州后,蟑螂的猖獗程度远远超出了李胜的预想。“蟑螂简直无孔不入,有时候满眼都是蟑螂。”
于是2017年,李胜所在的研究团队开始对蟑螂展开研究,并很快就有了重要的研究成果。在3月发表的这篇文章中,他们完成了最具代表性的蟑螂品种之一——美洲大蠊3.4G庞大的基因组测序和后续拼接与注释工作(该基因组的大小在昆虫中仅次于东亚飞蝗),其中60%左右为重复序列,预测到了21336个蛋白编码基因。
在论文中,李胜团队解释了有着超强适应和生存能力的蟑螂为何会被称为“小强”,他们还确认了蟑螂的“断肢再生”能力,认为这与生物的损伤机理有共生性,如果能通过合成等方式把蟑螂“断肢再生”原理应用到动物模型,就可以更好地进行创伤修复如溃疡等研究,为人类健康提供帮助。
李胜在筛选了国内外的相关研究发现,美洲大蠊还是我国的一味传统中药料(《本草纲目》和《神农本草经》都有记载),其活性成分提取物在临床上的应用已有30余年,其中以四川好医生药业集团的“康复新液”最为有名。
近些年,国内其他一些研究机构的人员在美洲大蠊提取物的研究上也取得了一些重要突破,其中四川大学投入了大量的研究力量后尤为显著。
2017年初,四川大学和四川一家药业集团共同发布药用美洲大蠊全基因组研究的阶段性成果,首次揭示了这一药用昆虫的基因组图谱。
主持这次测序研究的四川大学生命科学学院教授岳碧松表示,此次美洲大蠊全基因组测序结果表明,美洲大蠊的基因组比人的基因组还要大(基因组大小是指一个基因组中所拥有的DNA含量——编者注),重复序列含量特别高,杂合度也高,属于复杂基因组。现在研究团队正在进行一些基因片段的解析,随着研究的深入,其提取物的一些治病机理也将被予以科学阐释。
华南师范大学昆虫科学与技术研究所和四川大学生命科学学院最新的一些研究进展,为蟑螂相应药物的开发提供了支撑,但是当前的研究依旧离明确有效成分还有很大的差距。
人工智能饲养60亿只蟑螂
尽管蟑螂的有关药物研究还需要不断深入,但这些年在中国饲养蟑螂入药不是什么新鲜事情,全国目前有100多家蟑螂养殖场。而在四川西昌有一家世界最大的蟑螂养殖场,这里的蟑螂由人工智能算法驱动的全新系统控制,养殖效率超级高,每平方英尺(约合0.1平方米)都可以养育近2.8万只蟑螂,一年可以培育出60亿只蟑螂。
▲四川西昌全球最大蟑螂养殖工厂外景
在足足有两个足球场的建筑内部,一排排加长的架子上面摆满了盛着食物和水的容器,蟑螂们在这里是被细心呵护的“宝宝”,它们可以自由觅食、繁殖,这里一年四季都很温暖、潮湿,还有蟑螂最喜欢的黑暗环境。这就是坐落在四川西昌的世界最大的蟑螂饲养场的景象。
其实,这些年,蟑螂养殖工厂在云南大理、四川西昌等地广泛存在,数量超过100家。这种被很多人戏称为“小强”的生物在中国已经成了被规模化养殖的药材。这也是我国被批准使用的中药材。
我国药用的蜚蠊现在主要是人工饲养的美洲大蠊,这种蟑螂体形较大,有3-4厘米长,成虫为红褐色,在南方地区为室内优势种,也是室内最大的蟑螂。
现在我们走进药店,或者在网上,很容易就能找到一款叫做“康复新液”的药物,它上面的成分说明一般是:美洲大蠊干燥虫体提取物。如果不了解,很少有人会想到美洲大蠊居然就是我们最为常见的蟑螂。
蟑螂入药有几百年的历史
云南大理、四川西昌等地之所以有如此巨大规模的蟑螂养殖,以及蟑螂被制成药物,与大理大学药物研究所原所长李树楠教授对蟑螂药物的研发具有很大的关系。
有着“蟑螂教授”之称的李树楠从1963年就开始进行蟑螂的系统研究。他最初把蟑螂体中的有效化学成分提取出来,但化学成分的提取是一项非常困难的工作,1983年,李树楠找到中国科学院昆明植物研究所的胡忠研究员一起研究这个项目。
李树楠告诉记者,他们经常将成千上万的蟑螂收集在一起,然后粉碎,再用特殊的化学药剂寻找有效成分。经过多年的研究,李树楠研究团队和中国科学院昆明植物研究所的研究人员终于从中提取到了促进伤口愈合的有效成分,并把它做成了中药制剂。
1987年,医药期刊《云南医药》发表了李树楠课题组关于《美洲大蠊中促进肉芽生长成分的研究》的一篇论文,他们在论文中报告说从美洲大蠊体内提取出一种特殊多元醇类化合物,经药理学研究证实,具有明显的促进肉芽组织增生作用,且无副作用及刺激性。
他们该项研究的药剂成品被命名为康复新滴剂(后来被改名为“康复新液”),经成都军区昆明总医院、云南省第一人民医院、昆明市第一人民医院等多家医院临床试验后,1985年7月由云南省卫计委、中科院昆明分院等单位鉴定后批准由成都军区制药厂(赛诺制药前身)开始生产。
他们发表的论文显示,康复新液在中国人民解放军成都军区昆明总院、昆明医学院第二附属医院等八个单位临床疗效观察了458例,其中战伤创面121例,优良率为96.7%,烧伤及其它社会外伤创面337例,有效率为92%。此项研究并且通过技术鉴定。
李胜团队在论文中也提到,李树楠所研发的康复新液,实际上就是美洲大蠊的乙醇提取液。他们的研究也间接证实了李树楠医学研发的价值。
▲《自然·通讯》发表李胜教授团队关于美洲大蠊的最新研究成果。
蟑螂药物为何不能走出国门?
记者了解到,经过30多年的临床应用,康复新液在我国已经变成了一种使用极为广泛的药物。但是,一些专家也坦言,多年以来,以蟑螂为主题的药物研究还不够深入,具体治疗机理不明确,一些药品在学术方面的专业支持也不够。尽管这些年多有研究论文发表,但是主要是在国内发表,国际权威学术刊物上很少见到相应的学术论文,这为蟑螂药物的使用留下了很大的隐患。
记者发现,这主要体现在以美国大蠊所开发的药物并不是单一性质的化学药物,而是成分复合多样的提取物,比如康复新液是蜚蠊干燥虫体提取物,含有丰富的黏氨酸、多元醇类、黏糖氨酸、肽类、多种氨基酸等活性物质,尽管已经被证实在多方面具有良好的疗效,但所提取的成分究竟如何有效发挥作用,治病机理是什么?并不是很清楚。
“蟑螂药物开发,明晰其中的有效成分是个绕不过的问题。”中国医学科学院-北京协和医学院药物研究所新药开发室主任吴松研究员对记者表示,以蟑螂开发药物所面临的问题也是目前已经被广泛在临床使用的其他许多中成药所面临的一个共同问题。也正是这样的原因,以蟑螂开发的药物难以在国外市场销售。
“中药材的应用不能仅仅依靠传统经验积累,要走向现代化,进入现代化医药体系,就必须通过现代化学的方法或者生物学技术进行药理分析,找到起作用的关键成分,去除对人体有副作用的东西。” 吴松表示,随着科学技术的不断发展,这方面的进展将会变得越来越快。
不搞清成分,就会留下安全隐患
近些年,蟑螂中含有的对肝炎、心脑血管等疾病有显著疗效的活性成分被一步步揭示了出来。抗癌药物研发也成了蟑螂研究的一个重要方向。四川大学生命科学学院教授邹方东表示,现在通过细胞培养和动物实验都证明了美洲大蠊提取物的抗癌活性,相关工作正在进行中。
在未来,蟑螂可能是一个医药宝库。四川大学生命科学学院教授鲍锦库表示,在我国蟑螂入药已有数千年的历史,这些年的临床应用和实验室研究也都证明了它的药用活性,只是活性成分和作用机制还需要深入探究,现在他们正在利用现代分析方法研究美洲大蠊的各种活性成分,相信在不远的将来会有进展。
传统中药材中,青蒿素的提取是一个典型的例子,上个世纪60年代末,中国药学家屠呦呦领导课题组从系统收集整理历代医籍、本草、民间方药入手,在收集2000余方药基础上,编写了以640种药物为主的《抗疟单验方集》,并对其中的200多种中药开展实验研究,历经380多次失败,最后利用现代医学和方法进行分析研究、不断改进提取方法,终于在1971年下半年从黄花蒿汁液中提取了高纯度的青蒿素,提取物抗疟作用率达95%到100%。也因为该项成就,2015年10月,屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖。
未来蟑螂中能够提取出像青蒿素一样的重要而单一的药用物质吗?吴松表示,现代药物的提取并不是一个路径,就是在西药中,单方复方的也都有,蟑螂提取物的有用药效成分并一定就只是一种,几种协同才能发挥良好的作用也有很大的可能性,这在药物学研究中已经有先例。比如现在已经被美国、德国、法国等世界多个国家从银杏叶中提取的用于抗心脑血管疾病的药物就是银杏黄酮、银杏内酯等多种物质的混合物。
国内外研究还发现,几种有效成分协同治疗,具有更好的疗效。因此,蟑螂药物中是几种物质发挥作用也有很大的可能性,现在的关键是将这些有效成分给找出来。另外,里面是不是有对人体有害的成分也需要研究清楚。
“任何药物,如果里面的成分没有搞清楚,就会留下安全隐患,以蟑螂开发药物也是如此。”吴松认为要继续在明晰成分上下功夫。
李胜也坦言,他们团队的药物研究还处在药效验证阶段,大概需要8-10年的时间才能开发出相关的药物。■
TIPS:蟑螂的分类
当前的分类学者将蟑螂分 成6000 种左右,其中约有50种是害虫,例如大家所常见的亚洲蟑螂。此外,美洲蟑螂(美洲大蠊)、德国蟑螂(德国小蠊)、棕色蟑螂和澳洲蟑螂的分布也十分广泛。中国有200余种,常见的室内蟑螂有10种左右,各地有所不同。常见的有德国小蠊和美洲大蠊。
▲Megaloblatta blaberoides是世界上最大的蟑螂之一
▲体型硕大的犀牛蟑螂
▲最小的蟑螂是蚂蚁蟑螂(ant cockroach), 它们生活在北美切叶蚁的巢穴中,身长只有几毫米,比宿主蚂蚁还要小