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

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。