黃芪，是中醫臨牀最常用的大宗藥材之一。現代藥理學研究發現，黃芪多糖、黃芪甲苷等主要生物活性成分，具有抗心肌缺血、缺氧、病毒性心肌炎的作用，以黃芪主要成分爲原料的新藥開發成爲熱點。黃芪主要生長在西北乾旱地區，由於市場需求量不斷增加，其野生資源受到極大威脅。它又是一種重要固沙植物，如無序採挖，可能成爲沙塵暴肆虐的原因之一。其實，不僅是黃芪，許多野生中藥資源在可持續利用方面都陷於這樣的“困境”。人工栽培是“解困”的一條途徑，但藥用植物需3－5年生長時間，難以滿足市場的迫切需求；而且引種栽培代數越多，中藥材質量退化就越厲害。
市場對中藥材的需求量與日俱增，但是許多野生中藥材受生長週期所限，供不應求；大量的無序採挖，又會影響生態環境。由中國工程院院士、上海中醫藥大學教授胡之璧領銜完成的“黃芪活性產物代謝調控的基因工程關鍵技術研究”項目，首次將現代生物技術成功應用於傳統中藥，在改良中藥材品質、實現中藥資源的可持續利用方面取得重大突破。該項目近日獲2007年度國家科技進步二等獎。
胡之璧帶領的科研團隊，探索運用基因工程技術，對中藥活性成分進行代謝調控研究。他們選用黃芪作爲模式藥材，因爲大部分中藥像黃芪一樣，以根入藥。在黃芪身上找到“突破口”，不僅具有重要理論意義，而且對其它根類藥材的可持續利用也具有示範作用。
技術難點之一，是定向生產中藥材中的“寶貝”———目標活性產物。科研人員在黃芪無數個基因中，找到調節其活性成分的兩個基因，克隆後構建到載體上，然後由載體把兩個基因導入黃芪培養物上，生成黃芪毛狀根。他們應用基因工程手段，創建了黃芪代謝相關內源基因的擴增技術，調控黃芪活性成分生物合成，大幅度提高了黃芪中有效成分。由此，胡之璧帶領的科研團隊開創了中藥基因工程這一研究新領域。
黃芪毛狀根培養，如何從實驗室“搖瓶”過渡到產業化的生物反應器培養？毛狀根培養生物反應器是當今國內外研究的熱點之一。胡之璧帶領科研人員另闢蹊徑，將透明顫菌血紅蛋白基因引入黃芪毛狀根，使這種生物在低氧條件下也能“茁壯”生長，不影響其活性成分的代謝水平。該技術屬國際首創，創建了黃芪毛狀根30升大規模培養體系，爲其工業化規模生產提供了技術指導和示範。
專家點評
中國科學院院士陳凱先：該科研項目建立的藥材基因克隆、載體構建、表達、毛狀根規模培養等技術方法具有普適性，爲中藥資源的可持續利用提供了創新思路和方法，也爲提高我國中藥現代化研究水平作出了顯著貢獻。
