封面介绍
青蒿素及其衍生物是防治疟疾最重要和最有影响的一类药物。在本期中医药国际化专题中，屠呦呦教授和她的同事们讨论了青蒿素的发现过程、潜在的作用机制，以及在其他重要疾病中的应用前景。封面图示青蒿素的来源——黄花蒿（Artemisia annua L.）。本期封面上展示了东晋（公元317—420年）葛洪的《肘后备急方》，它首次将青蒿作为治疗疟疾的特效药。
欧盟（EU）成员国对于医药产品已经进行了统一立法，其中明确定义了草药产品和传统草药产品。目的是建立一个考虑到草药产品特殊性的监管环境。统一标准旨在协调评估并促进不同成员国进入市场。欧盟草药产品委员会（HMPC）的欧盟草药专论定义的标准和《欧洲药典》规定的质量要求代表了草药和传统药物监管环境多国协调的优秀模式。此外，该框架至少部分适用于包含于中药（TCM）中的中草药和传统药物，以便进入欧盟市场。此外，HMPC还就中草药安全性和有效性的专论提供了具体的指导文件和试点项目。在《欧洲药典》中，与中药相关的草药质量的专论数量不断增加。这些发展表明与中药相关的全球化是一个持续的过程。相关监管机构、科学界和感兴趣的利益相关者之间的沟通与合作将为各种监管环境的融合奠定基础。这将有助于在适当标准的基础上在世界范围内运用传统药物。
青蒿素及其衍生物是治疗疟疾最重要且最具影响力的一类药物。自20世纪70年代初发现青蒿素以来，国际上在研究这种非凡的植物化学药物及探明其独特的化学和药理特性方面取得了巨大进展。现今，虽然青蒿素及其衍生物仍然是抗疟的支柱药物，它们的持续应用和发展也面临许多挑战。这些挑战包括青蒿素治疗疟疾过程中出现的耐药现象以及青蒿素在其它疾病中的应用。在这篇综述中，我们描述了青蒿素类药物的早期发现和发展过程、应用现状以及未来的发展前景。另外，我们总结了当前的青蒿素机制研究情况并提出了我们自己的看法，同时强调了机制研究对于青蒿素类药物在抗疟以及其它疾病治疗中的重要性。
自古以来，中药在疾病预防、症状缓解和健康改善等方面发挥了重要作用。然而，复杂的成分和尚未明确的机制阻碍了中药的广泛推广和应用。越来越多的研究表明，和人体健康息息相关的肠道微生态与中药的疗效有关，因此从肠道微生态的角度去探索中药可能是打开中药奥秘的金钥匙。肠道菌群主要通过以下4个生理途径中发挥作用：参与宿主代谢、调节系统免疫、维持胃肠道稳态以及影响脑功能和宿主行为。本文回顾了中药与慢性肝病、溃疡性结肠炎、肥胖和2型糖尿病等疾病之间的联系，从肠道微生态的角度阐明其潜在的机制。未来，我们需要进一步的研究和更完善的实验设计，以揭示中药与肠道菌群之间相互作用的具体机制，并为中药的创新研究提供新的思路。
在民族药物学，特别是在传统中药中，药用植物已有数千年使用历史。同样，农业植物的使用也贯穿于整个人类历史。近年来，植物基因工程技术能培育出具有理想性状特征的植物，这一技术的发展为人类对植物的利用提供了一个新的增长维度。在过去的几十年里，相关植物的生物技术已逐渐成熟，在这一背景下产生了大量生物工程应用实例。愈伤组织培养和悬浮细胞培养技术在药理学和药学（包括中药）以及农业和园艺学中应用广泛。本文提供了愈伤组织培养在这些科学领域的最新进展。通过基因技术得到的转基因愈伤组织培养物可用于合成具有生物活性的次生代谢产物，以及提高植物对盐、水分、病虫害的抗性。虽然植物愈伤组织培养技术的潜力尚未被完全发掘，但研发和销售更多基于愈伤组织培养产品的时机已经成熟。
有效性评价是发现中药药效物质基础、先导化合物和质量标志物的重要前提，因此急需建立一种生物学语言，将中药有效性科学地表达出来，进一步凸显中医药的实用价值。证候和方剂是中医药的重要组成部分，与中药有效性直接相关。我们以证候和方剂为研究对象，建立了科学评价中药有效性的创新方法学体系——中医方证代谢组学。它将中药血清药物化学理论与代谢组学技术有机整合，在解决证候生物标记物的基础上，建立方剂药效生物评价体系，发现并确认中药药效物质基础。该策略为提高中医理论和临床实践的科学价值提供了有力支持。本文概述了中医方证代谢组学的研究策略，利用该方法揭示临床常见中医证候生物标记物及开展相关方剂的有效性评价研究，着重阐述了中药药效物质基础及质量标记物的发现。
穿心莲内酯（AG）为爵床科植物穿心莲（Andrographis paniculata）的特征性成分。该植物为亚洲著名药用植物，在印度、中国和泰国得到广泛使用。《中华人民共和国药典》（简称《中国药典》）收载了中药穿心莲的药材标准，记载这种草药的煎剂可“清热、解毒、消肿”。穿心莲具有众多潜在活性，从抗炎到抗糖尿病作用，从神经保护到抗肿瘤活性，从保肝到抗肥胖特性。然而，AG的生物利用度较低、水溶性较差，因此限制了给药后在体内的分布和积累。此外，AG在胃肠道碱性和酸性环境中不稳定，据报道其半衰期极为短暂。在为提高AG的水溶性和渗透性而采取的各种策略中，技术途径是开发适合的给药系统最有用的方法。本文综述了与载有AG的微粒（MP）和纳米颗粒（NP）相关的已有研究工作。目前已开发出基于聚乳酸- 羟基乙酸（PLGA）、海藻酸和葡聚糖衍生物的微粒，分别用于肠胃外口服和肺部给药。NP包括囊泡（脂质体和类脂质体）、聚合NP（基于聚乙烯醇、聚合苯基硼酸、PLGA、人血清白蛋白、聚氰基丙烯酸乙酯和聚合物胶束）、固体脂质NP、微乳液（ME）和纳米乳液（NE）、黄金NP、纳米晶体和纳米混悬液。据报道，所述载有AG的给药系统的生物利用度、靶组织分布和功效都得到了优化。
在2000 多年的历史长河中，中医药体系收集和汇总了丰富的临床经验。但是，在其越来越吸引世界关注的同时，中药不良反应的频繁发生阻碍了中药的现代化和国际化进程。不同于化学药品和生物制剂，中药毒性和安全性研究的难点主要在于其成分的复杂性和药物- 机体相互作用的不可预测性。大多数有总体疗效的中药均具有多成分、多途径和多靶点的典型机制。考虑到中药毒性的渐进性和不可预测性、毒素和安全剂量的模糊性以及长时间中药给药的个体差异，笔者系统地建立了针对中药毒性评价的关键技术。这些技术主要包括在早期阶段结合药物毒理基因组学和代谢组学发现中药毒性、中药剂量与毒性关系的鉴定方法，以及探索中药相互作用的综合技术，例如根据药物代谢酶和受体途径进行快速筛选测试。特别地，笔者提出了一种利用分子毒理学评价中药安全性的新技术体系，该体系已经在中药配伍禁忌、质量控制和过敏原发现等研究中得到了很好的验证。本文将详细介绍这种关键技术平台的应用，其应用包括模式生物、毒物生物标志物、磁悬浮技术以及在川楝子（Fructus toosendan）、决明子（Semen cassiae）、何首乌（Polygonum multiflorum）和补骨脂（Fructus psoraleae）的毒性研究中应用的网络毒理学和计算毒理学。
中药（TCM）是一种天然来源的复杂体系，具有多种多样的化学成分，在中国被广泛应用。中药的质量控制对政府和检测机构来说是一项巨大的挑战，涉及大量科学问题，包括：中药中有多少成分？如何全面地描述中药的诸多成分以及随后如何表征这些成分？为了推荐对照品的选择，这些（活性）代谢产物在多成分中药中的水平和范围是什么？以及选择的指标成分成分需要哪些质量要求，并且从实用的角度看，如何以低成本在短时间内对这些成分进行定量评价？所有这些因素均需要深思熟虑，才能理解中药独特的化学性质，从而提高中药质量标准，从而为患者提供更好的和更稳定的药物治疗。为了回应这些科学问题，本文汇总了有关中药化学分析技术和方法的最新探索性研究。这些方法的进展包括针对液相色谱- 高分辨质谱（LC-HARMS）联用技术的多维分离、LC-HRMS 联用技术的智能触发数据依赖型采集、利用液相色谱- 质谱联用技术（LC-MS）进行靶向分析、超临界流体色谱以及大的质谱（MS）数据集的数据挖掘。此外，为了节省对照品和中药质量标准的分析时间，本文提出了两种质量策略，分别是应用一标多测（SSDMC）和一法多用法。最后，本文介绍了一系列针对中药分析方法的改进。
预防和治疗移植物抗宿主病（GVHD）最常见的方法是尝试耗竭或抑制能介导或支持同种异体反应的T细胞；但这会导致T细胞受体功能缺陷，并因此对感染和肿瘤复发高度敏感。通常通过广泛使用反应性抗体来实现耗竭，而功能损坏通常在使用需长期给药（一般为6个月或更长时间）且具有明显副作用的药物后发生，这种药物可能不会导致供体T细胞对耐调节方案且携带宿主同种抗原的细胞产生耐受性（即无反应性）。随着对免疫系统稳态认识的深化，我们已能鉴定和表征具有免疫调节功能的细胞群。虽然这种细胞群通常比较少见，但可通过分离和扩增此类细胞的方法在移植后晚期增补供体移植物或进行输注，来抑制GVHD。本文将探讨GVHD模型中的生物学和临床前概念验证，以及现已发展至临床测试阶段的免疫调节细胞疗法对GVHD的疗效。
自然杀伤（natural killer，NK）细胞是重要的先天免疫细胞，位于机体抵御病毒感染和癌症的第一道防线。尽管自然杀伤细胞可以区分“自身”和“非自身”，识别异常细胞，并实时清除恶性转化的细胞和肿瘤，但肿瘤也形成了一些逃逸自然杀伤细胞攻击的策略。这些策略包括：上调自然杀伤细胞抑制性受体的配体，产生可溶性分子或免疫抑制因子。目前，临床试验正在应用各种类型的自然杀伤细胞治疗不同类型的肿瘤，包括自体或同种异体自然杀伤细胞、脐带血（umbilical cord blood，UCB）或诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPSC）来源的自然杀伤细胞、记忆样自然杀伤细胞和自然杀伤细胞系NK-92 细胞。近来，嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）修饰的自然杀伤细胞因其再导向特异性和有效的抗肿瘤活性而展现出巨大潜力。文中总结了肿瘤逃逸自然杀伤细胞识别的机制、自然杀伤细胞免疫疗法的现状和进展、提升自然杀伤细胞体内抗肿瘤能力的途径以及该领域在临床实践中所面临的重大挑战。
叉头框蛋白P3（FOXP3）是调节性T细胞（Tregs）的一个主要调节因子，调节性T细胞是能抑制抗原特异性免疫反应的T 细胞亚群，在增强宿主耐受性和维持免疫平衡方面发挥着重要作用。众所周知，FOXP3 与多种蛋白质形成复合物，并能通过乙酰化、磷酸化、泛素化和甲基化等各种翻译后修饰（PTM）进行调节。因此，翻译后修饰可改变FOXP3 的稳定性及其调节基因表达的能力，并最终影响调节性T细胞活性。虽然FOXP3 自身并非理想的药物靶点，但脱乙酰酶、乙酰转移酶、激酶和其他可调节FOXP3 的翻译后修饰的酶均为调控FOXP3 和调节性T细胞活性的潜在靶点。但FOXP3 并非这些酶的唯一底物；因此，当使用相关抑制剂时，必须考虑是否存在有害的“FOXP3脱靶”副作用。在本文中，我们总结了有关FOXP3 辅助因子和蛋白质翻译后修饰的最新研究进展，以及它们在自体免疫和癌症免疫中的潜在临床应用。
采用嵌合抗原受体T 细胞（chimeric antigen receptor T cells, CAR-T cells）的过继性细胞治疗是一种很有前途的肿瘤免疫治疗策略，近年来发展迅速。CAR-T 细胞是通过基因修饰能够特异性识别肿瘤细胞表面特定抗原的T 细胞，对肿瘤细胞具有强大的杀灭作用。目前CAR-T 细胞在恶性血液病患者中的临床应用已经取得振奋人心的结果，国内外对于CAR-T 细胞针对多种靶点以及用于治疗实体瘤的研究开发形成了很大的热点，越来越多的产品将会进入临床试验和上市使用。这些产品的质量控制和非临床研究对于保障产品安全、有效具有重要意义，同时也具有较大的挑战和困难。本文在相关细胞治疗和基因治疗产品指导原则的基础上，结合CAR-T 细胞产品的具体特点，探讨其质量控制和非临床前研究的一般原则，以及其中的一些关键问题。
癌症是可能危及生命的疾病，特点在于肿瘤细胞在宿主身上无限增殖。最近，因其具有预防肿瘤进展和转移的巨大潜力，免疫疗法受到越来越多研究者的关注。调节性T 细胞（Treg）是对维持宿主免疫稳态起重要作用的抑制性CD4+ T 细胞的一个亚群。调节性T 细胞缺陷可引起严重的自身免疫、过敏和自身炎症等疾病。调节性T 细胞通常富集在肿瘤微环境中，而大量免疫抑制调节性T细胞往往表明预后较差。因此，人们对调节性T 细胞的功能及其在抗肿瘤免疫疗法中的临床应用再次产生了兴趣。越来越多的策略关注调节性T 细胞的消耗，这在抗肿瘤免疫方面似乎有效。预计调节性T 细胞靶向策略与其他疗法（如嵌合抗原受体T 细胞疗法或免疫检查点阻断）联用将为提高抗肿瘤疗效带来重大机遇。
癌症是全世界人口死亡的主要原因之一。细胞治疗的最新进展表明，其有可能为某些癌症患者带来第二次生命的机会。与化合物和蛋白质不同，细胞是活的、可自我复制的药物，具有精准的特异性。例如，经基因修饰后，T 细胞可表达嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR），使其能够识别并杀死肿瘤细胞，并形成一个记忆库，准备回击持续存在的恶性细胞。抗CD19 嵌合抗原受体T 细胞（CAR T cells，CART19）对某些恶性肿瘤具有显著的临床疗效。CART19 的开发过程基本上遵循了“一个基因，一种药物，一种疾病”的传统模式，该模式源于Paul Ehrlich 提出的“魔法子弹”理念。随着制药行业的主要参与者联手使这种新型“活药物”商业化，以CART19 为例，与传统药物相比，研究其开发过程中的相似性和差异性非常有用。这样，我们可以将现有的知识融会贯通，找出推进类似策略最有效的方法。本文综述了基于生物标志物的分析方法在优化CAR结构、临床前研究和临床疗效评价、不良反应（AE）和CART19 细胞动力学方面的应用。同时还探讨了能够发现最佳靶标、新型CAR 结合结构域以及预测临床反应和不良反应的生物标志物的先进技术和计算工具。我们相信，就像胂凡纳明的发现开创了合成药物时代一样，CART19 的成功能够带来其他工程化T 细胞疗法的发展。
白血病复发仍是异基因造血干细胞移植（allogeneic hematopoietic stem cell transplantation，allo-HSCT）后急性B 淋巴细胞白血病（B cell acute lymphoblastic leukemia，B-ALL）治疗失败的主要原因。allo-HSCT 后B-ALL 复发患者的中位生存期很短。微小残留病（minimal residual disease，MRD）预示着造血干细胞移植（HSCT）后白血病将复发；消除MRD 将有效防止复发。HSCT 后治疗伴有MRD 的B-ALL 的主要方法是供者淋巴细胞输注（donor lymphoblastic infusion，DLI）。然而，在出现MRD 的患者中，约三分之一的患者对DLI 并无反应，且预后恶劣。虽然供体来源的CD19 导向嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor-modified，CAR）修饰T 细胞（CART19）可能治愈白血病，但输注此类细胞的效率与安全性尚未在经过HSCT 后出现MRD 的B-ALL 患者当中进行过考察。在2014 年9 月至2018 年2 月期间，6 名患者均一次或多次输注了HSCT 供者提供的CD19 导向CAR 修饰T 细胞。其中有5 名患者（83.33%）的MRD 阴性得到缓解，而另1 名患者对CAR T 细胞并无反应。6 名患者中有3 名至今存活，白血病也并未复发。无患者出现急性移植物抗宿主病（acute graft-versus-host disease，aGVHD），也无患者死于细胞因子释放综合征。对于在allo-HSCT 后出现MRD 的B-ALL 患者且对DLI 并无反应的患者而言，供体来源的CAR T 细胞输注似乎是一种有效而安全的干预手段。
以大数据为基础的深度学习算法在推动新一代人工智能快速发展中意义重大。然而深度学习的有效利用对标注样本数量的高度依赖，使得深度学习在小样本数据环境下的应用受到制约。本研究提出了一种基于生成对抗网络（generative adversarial network，GAN）和深度神经网络（deep neural network，DNN）分类器的方法。首先，将原始样本划分为训练集样本和测试集样本，采用训练集样本训练GAN 后生成模拟样本数据，扩增训练集样本规模；然后，使用模拟样本训练DNN 分类器；最后，使用测试集样本测试分类器，并通过指标验证该方法在小样本多分类问题下的有效性。作为实证案例，将该方法应用于生物领域癌症分期识别，结果表明该方法比传统方法获得更高的识别准确率。同时，该方法是一次将基于原始样本的经典统计机器学习分类方法转变为基于数据增强的深度学习分类方法的尝试。本研究有助于探索以深度学习为代表的新一代人工智能技术在应用范围与应用效果方面的潜力。这将对各领域全面推进新一代人工智能的发展具有重要意义。
对未知环境的自主探索和地图构建具有广泛的应用价值和重要的现实意义。现有方法多采用距离传感器生成二维栅格地图。红/ 绿/ 蓝深度（red/green/blue-depth，RGB-D）传感器提供环境的颜色和深度信息，从而生成三维（three-dimensional，3D）点云地图，便于人类直观感知。本文提出了一种利用双RGB-D 传感器实现未知室内环境自动探测和测绘的系统方法。通过同步处理RGB-D数据，生成定位点，逐步构建三维点云图和二维栅格地图。紧接着，探索方法被建模为一个部分可观测的马尔科夫决策过程，将局部地图推演和全局边界搜索方法相结合进行自主探索，将动态行为约束用于运动控制。这有效避免了局部最优，保证了探测效果。在单连通和多分支区域的实验表明，该方法具有较好的鲁棒性和较高的效率。
合成生物学工具可用于设计活体生物传感器，报告目标分析物的存在。虽然这些工程细胞生物传感器在实验室外具有许多潜在应用，但由于它们属于转基因生物（genetically modified organism，GMO），通常被认为具有危险性。因此，如何在实验室外使用转基因生物的同时，降低将其释放到环境中的风险就至关重要。本文描述了一种包含合成生物电路的生物传感系统。含有该系统的大肠杆菌（Escherichia coli）被置于一个特制的3D 打印的试管盖内。这些转基因生物能够检测到一种条件致病菌铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的化学群体信号。在该设备中，活体生物传感器可以在不接触环境的情况下，接触感兴趣的样本。细胞可以在培养管内进行现场可视化分析，也可以送回实验室进行进一步分析。许多生物传感器缺乏现场部署所需的多功能性，由于
缺乏资源和装置，许多疾病可能无法诊断。我们的生物检测设备利用3D 打印技术，为现场部署活体生物传感器制造了一种便携式、模块化和廉价的设备。