基于SSR标记与化学谱分析的高THC药用大麻基因型-化学型关联研究及标准化应用

《Journal of Cannabis Research》：Genotype and chemotype insights of high-THC medicinal Cannabis sativa L.: the role of SSR markers in the identification of cultivars

本研究针对高THHCannabis sativa L.栽培品种鉴定中基因型与化学型标准化方法的不足，通过整合SSR分子标记与HPLC化学分析技术，建立了三种栽培品种的遗传指纹图谱。结果表明ANUCS303/ANUCS304/C11CANN1引物组合可有效区分栽培品种，且蒸馏纯化后主要大麻素含量达97%。该研究为药用大麻的质量控制提供了"身份指纹"新策略。

　　

在药用大麻产业快速发展的今天，一个关键难题始终困扰着研究人员和制药企业：如何确保不同批次的 Cannabis sativa L. 栽培品种保持一致的化学成分和疗效？传统上使用的"indica"和"sativa"分类标签往往无法准确反映植物的真实遗传背景和化学组成，而大麻植物本身的高异质性和对环境因素的敏感性更使得化学谱的稳定性雪上加霜。这种不确定性严重制约了药用大麻在医疗领域的标准化应用，因为治疗效果的可靠性和患者安全必须建立在可重复的化学谱基础上。

面对这一挑战，由Ana Patricia Gomes领衔的研究团队在《Journal of Cannabis Research》上发表了突破性研究。他们深入探讨了SSR（简单序列重复）标记在鉴定高Δ⁹-THC药用大麻栽培品种中的关键作用，为解决基因型与化学型标准化问题提供了创新方案。

关键技术方法

本研究采用SSR分子标记技术对来自三个不同供应商的八批大麻样品进行基因分型，使用9对SSR引物通过毛细管电泳分析遗传多样性。同时运用HPLC-PDA（光电二极管阵列检测器）定量分析花、粗提物和纯化提取物中的大麻素含量，并采用Folin-Ciocalteu法等测定非大麻素成分（酚类、黄酮类、叶绿素和蜡质）。所有样品均来自SOMAi Pharmaceuticals符合DAB标准的雌性大麻花。

遗传分析结果

通过SSR标记分析，研究人员成功区分了三种栽培品种的遗传特征。研究发现，不同引物对栽培品种的区分能力存在显著差异。其中ANUCS301、ANUCS501和H09CANN2引物仅扩增出一个等位基因，而C11CANN1和ANUCS304引物则显示出三个等位基因。特别值得注意的是，ANUCS303、ANUCS304和C11CANN1引物表现出最强的栽培品种区分能力，能够清晰区分所有三个栽培品种组。

分子分析证实，同一栽培品种的植物在所有测试引物中共享相同的等位基因，证明了它们的遗传相似性。尽管某些位点显示保守的等位基因，但特定引物揭示了足够的遗传变异性来区分栽培品种。

大麻素谱分析结果

HPLC分析揭示了从大麻花到纯化提取物过程中大麻素含量的显著变化。Δ⁹-THC含量从花中的约18%增加到粗提物中的73%，最终在纯化提取物中达到83%。总大麻素含量在纯化提取物中达到97%，证明了提取和纯化过程在浓缩目标化合物方面的有效性。

不同栽培品种的花的大麻素谱高度一致，提取和纯化过程产生的产品具有可比的大麻素谱，反映了原料的一致性和加工步骤的效率。CBG被确定为Δ⁹-THC富集提取物中第二丰富的大麻素。

蒸馏馏分分析结果

对纯化过程中获得的蒸馏馏分的详细分析显示，所有栽培品种的主要大麻素浓度相似，栽培品种之间的Δ⁹-THC、CBDA和CBD无显著差异。然而，栽培品种C表现出独特的化学特征，CBG水平（2.0%）显著低于栽培品种A和B（约4.4%），且未知杂质水平（8.9±2.2%）更高。

这些发现表明，尽管栽培品种之间存在基因型差异，但化学型在它们之间保持相似。栽培品种A和B表现出几乎相同的化学组成，而栽培品种C的独特特征可能源于CBG合酶表达或活性的差异。

非大麻素成分结果

从花到粗提物的转化过程中，非大麻素组成发生显著变化。花中丰富的叶绿素和蜡质在粗提物中显著减少，这与加工目标一致。酚类和黄酮类化合物在花中含量较高，其中酚类特别丰富。虽然在提取过程中观察到一些总体减少，但这些化合物在纯化提取物中仍保持在可检测水平。

研究结论与意义

这项研究强调了整合遗传和化学分析对于实现 Cannabis sativa 栽培品种标准化和确保稳健质量控制的关键重要性。研究结果表明，ANUCS303、ANUCS304和C11CANN1引物作为栽培品种遗传指纹图谱的宝贵工具，有助于保证药用大麻生产高质量原料的可靠供应。

研究发现，同一栽培品种的不同批次和不同栽培品种之间获得的主要大麻素具有一致性；相反，只有次要大麻素和杂质含量在不同栽培品种之间表现出变异性。非大麻素化合物如蜡质和叶绿素在纯化过程中被有效去除，确保了同一栽培品种的不同批次保持化学型的可重复性。

通过证明基因型身份和化学型可重复性之间的潜在关键相互依赖关系，该研究提供了一个满足植物药标准化监管期望的框架，并确保基于 Cannabis sativa 的药物具有一致的治疗效果。这种基因型+化学型稳定性的综合方法能够通过控制天然来源产品的变异性来预测可重复的治疗效果，与植物药的监管框架直接对接。

该研究为推进药用大麻标准化奠定了基础，为了解 C. sativa 栽培品种的遗传和化学变异性提供了见解。最终，这些知识努力应扩展到更多 C. sativa 群体，以提高基于大麻的治疗方法的安全性、功效和可靠性。