Engineering Bacopa monnieri for Enhanced Bacoside Content: A Breakthrough in Neurological Disorder Treatment

《Applied Microbiology and Biotechnology》:Engineering Bacopa monnieri for improved bacoside content and its neurological evaluation

【字体: 时间:2025年04月09日 来源:Applied Microbiology and Biotechnology 3.9

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  为解决Bacopa monnieri中巴考苷(Bacosides)含量低的问题,研究人员开展了过表达Bacopa monnieri鲨烯合酶(BmSQS1 - OE)和沉默B. monnieri G10H(BmG10H - 1 - KD)的研究。结果显示工程植株巴考苷含量提高,在帕金森病大鼠模型中疗效更好,为相关疾病治疗提供新方向。

  在神奇的植物王国里,有一种名为Bacopa monnieri(中文名:假马齿苋)的药用植物备受关注。它含有具有众多药理益处的巴考苷(Bacosides),在传统印度医学体系中,常被用于增强记忆、缓解压力。然而,这种植物却存在一个棘手的问题,那就是巴考苷的含量较低,且在收获后容易损失。同时,巴考苷的生物合成途径也尚未完全明晰,此前也没有利用代谢工程手段提高其含量的相关报道。这不仅限制了Bacopa monnieri在医药领域的广泛应用,也让众多依赖其治疗的患者难以获得足够有效的药物。为了解决这些难题,来自中国科学院中央药物研究所(CSIR - Central Drug Research Institute)、中国科学院中央药用植物研究所(CSIR - Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants)等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项极具意义的研究,旨在通过代谢工程的方法,提高Bacopa monnieri中巴考苷的含量,并评估其对神经系统疾病的治疗效果。该研究成果发表在《Applied Microbiology and Biotechnology 》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在基因操作方面,利用农杆菌介导的遗传转化技术,将 BmSQS1 过表达载体和 BmG10H - 1 的 RNA 干扰(RNAi)载体导入Bacopa monnieri植株中;在物质含量测定上,运用高效液相色谱(HPLC)和液相色谱 - 质谱联用(LC - MS/MS)技术,对巴考苷等物质进行定量分析;在动物实验中,构建 6 - 羟基多巴胺(6 - OHDA)诱导的帕金森病(PD)大鼠模型,通过行为学测试和免疫组织化学(IHC)实验评估提取物的效果。

研究结果如下:

  • 代谢通量改变:通过 qRT - PCR 验证,成功获得 BmSQS1 过表达(BmSQS1 (OE))和 BmG10H - 1 基因沉默(BmG10H1 (KD))的共转化植株。GC - MS 和 HPLC 分析表明,共转化植株中鲨烯含量显著增加(4 倍),10 - 羟基香叶醇含量显著降低(2 倍),说明沉默 BmG10H - 1 使代谢通量转向三萜烯生物合成。
  • 巴考苷含量提升:HPLC 和 LC - MS/MS 分析显示,BmSQS1 (OE) - BmG10H1 (KD) 植株中巴考苷 A、巴考苷 A3、巴考帕苷 II 等多种巴考苷含量显著提高,证实了该工程策略有效促进巴考苷的合成。
  • 神经保护作用显著:行为学测试表明,与载体对照组相比,BmSQS1 (OE) - BmG10H1 (KD) - L1 提取物能显著改善 6 - OHDA 诱导的帕金森病大鼠的运动活性、神经肌肉协调性和社交能力。免疫组织化学实验显示,该提取物可增加多巴胺能神经元数量,减轻 6 - OHDA 诱导的多巴胺能神经元损耗。

研究结论和讨论部分指出,本研究通过过表达 BmSQS1 和沉默 BmG10H - 1,成功提高了Bacopa monnieri中巴考苷的含量,并且增强了其在帕金森病大鼠模型中的神经保护作用。这为提高药用植物活性成分含量提供了新的策略,也为帕金森病等神经系统疾病的治疗提供了潜在的药物来源。不过,研究人员也表示,未来还需要进一步探究其神经保护作用背后的精确分子机制,评估在动物模型中的长期安全性和有效性,为Bacopa monnieri在医药领域的广泛应用奠定更坚实的基础。

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