屠鵬飛教授團(tuán)隊(duì)由北京大學(xué)中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中心和北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥現(xiàn)代研究中心兩部分組成，其中北京大學(xué)中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中心成立于2001年2月（圖1），北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥現(xiàn)代研究中心成立于2011年7月（圖2）。團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有教授4名，研究員7名，副教授1名，副研究員7人，講師4名，助理研究員3人，其他工作人員20名；包括國(guó)家杰出青年基金獲得者及岐黃學(xué)者1名，國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才1人，國(guó)家優(yōu)秀青年基金獲得者2名，教育部青年長(zhǎng)江學(xué)者1名，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才3人，北京市科技新星1人，中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程入選者2人，中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)青年人才托舉工程入選者3人。團(tuán)隊(duì)主要研究方向包括：中藥/天然藥物活性成分與創(chuàng)新藥物高效發(fā)現(xiàn)；中藥藥效物質(zhì)及其作用機(jī)制；中藥復(fù)雜體系高效分析與質(zhì)量評(píng)價(jià)；中藥化學(xué)生物學(xué)。

圖1 北京大學(xué)中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中心教師團(tuán)隊(duì)

圖2 北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥現(xiàn)代研究中心教師團(tuán)隊(duì)

團(tuán)隊(duì)近年來(lái)承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家重大新藥創(chuàng)制專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)及面上項(xiàng)目等100余項(xiàng)。發(fā)表論文1200余篇，其中在Nat Commun，PNAS，STTT，Adv Sci，ACS Nano等國(guó)際知名期刊發(fā)表SCI論文700多篇；出版專(zhuān)著12部，申請(qǐng)和授權(quán)專(zhuān)利100余項(xiàng)；成功研發(fā)新藥2項(xiàng)，獲得新藥證書(shū)4個(gè)，在研新藥10余項(xiàng)；制定69項(xiàng)中藥標(biāo)準(zhǔn)。成果獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)10余項(xiàng)。

一、創(chuàng)新學(xué)術(shù)思想的提出——“中藥化學(xué)生物學(xué)”理論與方法學(xué)體系

中醫(yī)藥學(xué)是中華民族的偉大創(chuàng)造，為中華民族的繁衍生息做出了巨大貢獻(xiàn)，同時(shí)，也對(duì)世界文明發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。中藥不僅是中醫(yī)臨床防治疾病的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是中醫(yī)藥理論的物質(zhì)載體。闡明中藥功效的物質(zhì)基礎(chǔ)及其作用機(jī)制，不僅對(duì)于科學(xué)詮釋中醫(yī)藥理論具有重要意義，而且對(duì)于創(chuàng)新藥物的發(fā)現(xiàn)和疾病發(fā)生發(fā)展的認(rèn)識(shí)也具有重要的推動(dòng)作用，麻黃堿、青蒿素、三氧化二砷等一批藥物分子的發(fā)現(xiàn)及其作用機(jī)制研究就是經(jīng)典的案例。長(zhǎng)期以來(lái)，由于化學(xué)與生物學(xué)的嚴(yán)重脫節(jié)，上世紀(jì)的中藥藥效物質(zhì)研究多數(shù)停留在“中藥化學(xué)”或“中藥活性成分”研究階段，沒(méi)有深入開(kāi)展與功效相關(guān)的藥效物質(zhì)及其作用機(jī)制研究。近二十年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是化學(xué)生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等生物學(xué)前沿學(xué)科以及高分辨質(zhì)譜、核磁共振等現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展，為中藥藥效物質(zhì)和作用機(jī)制的深入研究提供了強(qiáng)有力的手段。北京大學(xué)藥學(xué)院的屠鵬飛教授團(tuán)隊(duì)與時(shí)俱進(jìn)，不斷進(jìn)取，利用現(xiàn)代生物學(xué)、化學(xué)等前沿學(xué)科的技術(shù)手段，與“中藥化學(xué)”深度融合，創(chuàng)造性地提出了“中藥化學(xué)生物學(xué)”的學(xué)科新方向[1]，并從中藥藥效物質(zhì)的高效發(fā)現(xiàn)、直接作用靶點(diǎn)鑒定和分子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等方面建立了一系列技術(shù)體系，深入揭示了肉蓯蓉、蘇木等一批常用中藥的藥效物質(zhì)、作用靶點(diǎn)和分子機(jī)制，取得了一系列原創(chuàng)性成果，將中藥研究推向生命科學(xué)的前沿。

中藥化學(xué)生物學(xué)（Traditional Chinese medicine chemical biology，TCMCB）是指在中醫(yī)藥理論指導(dǎo)下，以中藥藥效成分為探針工具，研究其直接作用靶點(diǎn)及對(duì)生命過(guò)程的調(diào)控機(jī)制，是中藥化學(xué)與生物學(xué)高度交叉的一門(mén)新興學(xué)科。“中藥化學(xué)生物學(xué)”的研究思路主要是以傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論為指導(dǎo)，借助現(xiàn)代分析化學(xué)、有機(jī)合成化學(xué)、分子生物學(xué)、生物物理學(xué)、分子藥理學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物信息學(xué)以及現(xiàn)代醫(yī)藥學(xué)的多學(xué)科交叉手段，將從中藥中發(fā)現(xiàn)的藥效成分作為一種化學(xué)工具干預(yù)生命系統(tǒng)，研究其作用靶點(diǎn)和分子機(jī)制以及疾病發(fā)生、發(fā)展和治療的基本規(guī)律，最終實(shí)現(xiàn)科學(xué)詮釋中醫(yī)藥理論以及促進(jìn)現(xiàn)代藥物創(chuàng)制和生命科學(xué)發(fā)展的目標(biāo)?！爸兴幓瘜W(xué)生物學(xué)”研究思路見(jiàn)圖3。

圖3 “中藥化學(xué)生物學(xué)”研究思路

1、中藥復(fù)雜體系化學(xué)成分精確分析與高效制備技術(shù)體系創(chuàng)建

團(tuán)隊(duì)針對(duì)中藥復(fù)雜體系定性和定量分析存在的重大技術(shù)難題，從樣品制備、色譜分離、質(zhì)譜檢測(cè)和結(jié)構(gòu)鑒定全過(guò)程，開(kāi)發(fā)了在線(xiàn)加壓溶劑提取技術(shù)、中藥干斑技術(shù)、多柱切換/耦聯(lián)色譜系統(tǒng)、在線(xiàn)能量分辨質(zhì)譜、三維質(zhì)譜、全碰撞能二級(jí)質(zhì)譜、定量結(jié)構(gòu)碰撞能關(guān)系、多重能量分辨質(zhì)譜和化合物全息數(shù)據(jù)庫(kù)等9項(xiàng)原創(chuàng)分析技術(shù)，并整合全二維色譜、質(zhì)譜信息過(guò)濾等10項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)（圖4），構(gòu)建了復(fù)雜體系化學(xué)成分精準(zhǔn)分析技術(shù)集群，實(shí)現(xiàn)了樣品直接分析、色譜全面保留、多維譜圖采集、結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確鑒定，并提出了選擇合適模塊和技術(shù)，以“搭建LEGO玩具”方式定制分析平臺(tái)的理念，為復(fù)雜體系化學(xué)成分的準(zhǔn)確定性和全面定量提供了技術(shù)支撐。技術(shù)集群被廣泛應(yīng)用于中藥質(zhì)量分析，如沉香、肉蓯蓉、遠(yuǎn)志、麝香、片仔癀、芪膠升白膠囊、參附注射液、鹿瓜多肽注射液等產(chǎn)品的化學(xué)成分解析。

圖4 中藥復(fù)雜體系化學(xué)成分準(zhǔn)確定性和全面定量定制化分析平臺(tái)

（1）創(chuàng)建在線(xiàn)能量分辨質(zhì)譜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多維度數(shù)據(jù)矩陣的構(gòu)建，結(jié)合量子化學(xué)計(jì)算，建立保留時(shí)間、碰撞能及離子豐度與結(jié)構(gòu)的定量關(guān)系，突破質(zhì)譜難以鑒定同分異構(gòu)體的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)化學(xué)結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)鑒定。

準(zhǔn)確鑒定化學(xué)結(jié)構(gòu)是闡明中藥藥效物質(zhì)的重要前提。由于同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)差異僅僅是各結(jié)構(gòu)片段連接方式不同，常呈現(xiàn)出極為相似的多級(jí)質(zhì)譜，導(dǎo)致液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（LC-MS）難以準(zhǔn)確鑒定化學(xué)結(jié)構(gòu)。針對(duì)這一重大技術(shù)難題，團(tuán)隊(duì)首先根據(jù)m/z信息建立候選化學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而構(gòu)建多維度數(shù)據(jù)矩陣：1）利用反相色譜、親水作用色譜和反相色譜-親水作用色譜耦聯(lián)系統(tǒng)，分別建立定量結(jié)構(gòu)-保留時(shí)間（tR）關(guān)系模型（QSRR）；2）利用在線(xiàn)能量分辨質(zhì)譜（online ER-MS）技術(shù)，采集主要離子的裂解曲線(xiàn)，并建立全碰撞能二級(jí)質(zhì)譜，得到最佳碰撞能（OCE）和最佳相對(duì)豐度（RIImax）信息；3）利用量子化學(xué)理論，計(jì)算候選結(jié)構(gòu)的鍵解離能和離子焓值，建立定量結(jié)構(gòu)-碰撞能關(guān)系和結(jié)構(gòu)-離子豐度關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)化學(xué)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確鑒定。通過(guò)綜合m/z、tR、OCE、RIImax、鍵解離能等信息，對(duì)口服松果菊苷后大鼠體內(nèi)19個(gè)代謝產(chǎn)物進(jìn)行了準(zhǔn)確鑒定，包括多組同分異構(gòu)體，發(fā)現(xiàn)多個(gè)代謝產(chǎn)物具有與神經(jīng)遞質(zhì)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)[2]，為一類(lèi)新藥“松果菊苷及片劑”的臨床藥代動(dòng)力學(xué)研究提供了重要參考。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)該研究方法進(jìn)行了系列拓展應(yīng)用，準(zhǔn)確鑒定了毛蕊花糖苷、肉蓯蓉苷F、紅景天苷、綠原酸、原花青素B2等的體內(nèi)代謝產(chǎn)物，揭示了肉蓯蓉、前胡、血人參等的化學(xué)成分及體內(nèi)藥源性成分組，精準(zhǔn)闡明了人體和動(dòng)物血漿中的膽汁酸組。

（2）提出模式樣品和擬濃度概念，結(jié)合定量核磁共振氫譜（q1H-NMR）和LC-MS技術(shù)，建立“少成分-多成分-全成分”遞進(jìn)式地分析策略，實(shí)現(xiàn)不依賴(lài)于對(duì)照品的復(fù)雜體系化學(xué)成分定量分析。

對(duì)中藥化學(xué)成分、體內(nèi)代謝產(chǎn)物及生物樣品中代謝物進(jìn)行含量測(cè)定是揭示中藥藥效物質(zhì)和作用機(jī)制的重要保障。定量分析往往依賴(lài)于對(duì)照品建立工作曲線(xiàn)。針對(duì)對(duì)照品缺乏導(dǎo)致定量分析難以實(shí)現(xiàn)的重要技術(shù)瓶頸，團(tuán)隊(duì)建立了“少成分-多成分-全成分”層級(jí)遞進(jìn)的分析策略，實(shí)現(xiàn)不依賴(lài)于對(duì)照品的復(fù)雜體系全面定量分析。第一層級(jí)：采用定量核磁共振氫譜（q1H-NMR），實(shí)現(xiàn)復(fù)雜體系中具有特征信號(hào)的少數(shù)成分定量分析。第二層級(jí)：利用流份自動(dòng)接收裝置，富集目標(biāo)流份，利用q1H-NMR測(cè)定目標(biāo)化合物含量，進(jìn)一步將已測(cè)目標(biāo)化合物濃度的流份形成混合對(duì)照品溶液，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜樣品的多成分含量同步測(cè)定。第三層次：采用多柱切換/耦聯(lián)色譜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)成分全面色譜保留和分離，構(gòu)建“質(zhì)譜信息全面獲取和解析→質(zhì)譜參數(shù)在線(xiàn)優(yōu)化→全面定量分析”的表征策略，提出模式樣品（UMS）和擬濃度（quasi-content）概念，將UMS中各化學(xué)成分的擬濃度均定義為1，梯度稀釋UMS，建立所有化學(xué)成分的工作曲線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了全成分相對(duì)定量分析。團(tuán)隊(duì)利用該策略深入比較了不同產(chǎn)地的中藥前胡中所有化學(xué)成分含量的差異、不同膽類(lèi)中藥定量膽汁酸組的差異以及大鼠膽汁酸組的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律[3-5]。

（3）集合工業(yè)色譜系統(tǒng)、制備HPLC自動(dòng)純化系統(tǒng)、高速逆流色譜、超臨界流體色譜等技術(shù)，創(chuàng)建中藥成分高效富集、分離和制備系統(tǒng)。

針對(duì)中藥成分分離制備效率低、獲得量少，尤其是微量成分難以富集，嚴(yán)重影響活性成分深入研究的技術(shù)瓶頸，團(tuán)隊(duì)利用工業(yè)色譜系統(tǒng)、制備高效液相色譜（HPLC）自動(dòng)純化系統(tǒng)、高速逆流色譜（HSCCC）、超臨界流體色譜（主要用于低極性和手性分子的分離）等建立了中藥成分高效富集、分離和制備系統(tǒng)，有效解決了化合物的分離和制備難題。

2、基于類(lèi)器官芯片的中藥藥效物質(zhì)高效發(fā)現(xiàn)生物學(xué)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建

針對(duì)中藥成分復(fù)雜性和微量性，創(chuàng)建了基于類(lèi)器官芯片的中藥藥效物質(zhì)高效發(fā)現(xiàn)生物學(xué)評(píng)價(jià)體系。類(lèi)器官芯片是生物技術(shù)領(lǐng)域的一門(mén)新興前沿技術(shù)，是美國(guó)生物醫(yī)藥領(lǐng)域的國(guó)家戰(zhàn)略，2016年被達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇列為“十大新興技術(shù)”之一，具有樣品消耗量少、高仿生、高通量、可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，特別適合對(duì)微量復(fù)雜的中藥成分進(jìn)行高效生物學(xué)評(píng)價(jià)。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了單細(xì)胞、單器官、多器官三個(gè)維度的類(lèi)器官芯片平臺(tái)（圖5），并在此基礎(chǔ)上建立了10個(gè)病生理模型，并率先將這些模型應(yīng)用于抗炎鎮(zhèn)痛、心血管、抗肺纖維化、抗腫瘤的中藥活性成分的發(fā)現(xiàn)和機(jī)制研究中[6-10]。

圖5 類(lèi)器官芯片的構(gòu)建

（1）創(chuàng)建精準(zhǔn)單細(xì)胞微流控技術(shù)，從傳統(tǒng)抗炎鎮(zhèn)痛中藥九里香中發(fā)現(xiàn)了5個(gè)強(qiáng)活性成分，作用靶點(diǎn)分別是TRPA1、TRPV2、TRPV3，將傳統(tǒng)鈣熒光方法的假陽(yáng)性/假陰性率從76.2%降低到4.8%，提高了通道類(lèi)藥物發(fā)現(xiàn)效率，并證實(shí)了新發(fā)現(xiàn)的TRPA1抑制劑對(duì)小鼠具有較好的抗炎鎮(zhèn)痛藥效。論文被Advanced Science選為封底文章，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)網(wǎng)站作為重要成果進(jìn)行了在線(xiàn)報(bào)道[6]。

（2）創(chuàng)建與人類(lèi)更接近的類(lèi)器官芯片模型。其中，3D人原代肝臟模型為中藥的肝臟毒性和代謝評(píng)價(jià)提供微量、高效生物體系。利用該模型對(duì)122個(gè)臨床藥物進(jìn)行了肝毒性評(píng)價(jià)，陽(yáng)性預(yù)測(cè)率高達(dá)85.7%，高于動(dòng)物模型30%，與臨床結(jié)果更接近，該研究成果已經(jīng)在藥明康德應(yīng)用轉(zhuǎn)化[10]。

（3）創(chuàng)建與動(dòng)物更接近的類(lèi)器官芯片模型[8-10]。其中，心肌炎癥損傷病理模型是單器官芯片模型，將心肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞進(jìn)行分區(qū)共培養(yǎng)，利用代謝組學(xué)等手段，證明芯片模型跟動(dòng)物模型更接近。利用該模型，從中藥復(fù)方保元湯、三七-紅花有效組分等發(fā)現(xiàn)2個(gè)活性單體和1個(gè)活性組合物并得到體內(nèi)藥效學(xué)驗(yàn)證[8]。

（4）BBB-腦膠質(zhì)瘤共培養(yǎng)模型是多器官串聯(lián)芯片模型，針對(duì)腦部腫瘤，可以同時(shí)評(píng)價(jià)藥物的BBB滲透性和抗腦膠質(zhì)瘤活性，BBB透腦能力的體內(nèi)外相關(guān)性很強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)大于0.99，為神經(jīng)系統(tǒng)藥物高效篩選提供了有效模型。

3、中藥直接作用靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)及生物學(xué)功能研究技術(shù)體系的創(chuàng)建

課題組針對(duì)中藥活性成分和活性組分建立了多種直接作用靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)技術(shù)體系（圖6）。

圖6 中藥直接作用靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)技術(shù)體系

（1）基于“鉤釣”策略的中藥活性成分靶點(diǎn)鑒定

課題組前期基于生物素（biotin）與親和素（avidin）存在高特異性親和作用的特點(diǎn)，將biotin連接到中藥成分的結(jié)構(gòu)中，制備了biotin標(biāo)記的分子探針。在此基礎(chǔ)上，利用biotin分子探針從疾病細(xì)胞或組織裂解液中（作為靶點(diǎn)蛋白庫(kù)）直接捕獲靶點(diǎn)蛋白，進(jìn)而開(kāi)展高分辨質(zhì)譜鑒定?；谠摲椒?，課題組前期開(kāi)展了針對(duì)葫蘆素B[11]、遠(yuǎn)志酯[12]等系列活性分子的靶點(diǎn)“鉤釣”，發(fā)現(xiàn)了一批潛在藥物靶點(diǎn)。此外，課題組還開(kāi)展了基于環(huán)氧基團(tuán)交聯(lián)策略的中藥成分靶點(diǎn)鑒定工作，通過(guò)將中藥分子化學(xué)交聯(lián)至固相載體表面的環(huán)氧基團(tuán)，進(jìn)而構(gòu)建靶點(diǎn)“鉤釣”系統(tǒng)，分別鑒定了松果菊苷[13]、合歡皂苷[14]、野菊花內(nèi)酯[15]、淫羊藿苷[16]等系列中藥成分的直接作用靶點(diǎn)，進(jìn)一步推動(dòng)了中藥靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的方法學(xué)多樣性。特別是近年來(lái)，課題組又將國(guó)際上興起的定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)引入到藥物靶點(diǎn)的精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)中，通過(guò)利用細(xì)胞培養(yǎng)氨基酸穩(wěn)定同位素標(biāo)記（SILAC）技術(shù)并結(jié)合靶點(diǎn)“鉤釣”策略，建立了更加精準(zhǔn)的靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)方法。例如基于SILAC定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)捕獲到的靶點(diǎn)蛋白進(jìn)行精準(zhǔn)分析，發(fā)現(xiàn)了蘇木酮A可以特異性作用于免疫調(diào)控相關(guān)蛋白IMPDH2，進(jìn)而發(fā)揮抑制神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞激活的作用，最終為抗神經(jīng)炎癥的創(chuàng)新藥物發(fā)現(xiàn)提供了新穎的作用靶點(diǎn)[17]。

（2）基于蛋白質(zhì)微陣列技術(shù)的靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)

蛋白質(zhì)微陣列（Protein microarrays），也叫蛋白質(zhì)芯片，是將具有不同生物活性的蛋白質(zhì)分別置于微量孔板或載體表面來(lái)進(jìn)行蛋白質(zhì)功能或藥物靶點(diǎn)篩選的一種技術(shù)。課題組前期基于蛋白質(zhì)微陣列開(kāi)展了中藥分子的作用靶點(diǎn)鑒定，例如針對(duì)中藥蘇木抗腦缺血活性成分巴西蘇木素，構(gòu)建巴西蘇木素的生物素化分子探針，進(jìn)而對(duì)分子探針標(biāo)記的蛋白質(zhì)微陣列點(diǎn)位進(jìn)行熒光染色，發(fā)現(xiàn)了巴西蘇木素的直接作用靶點(diǎn)蛋白為DOHH[18]。

（3）基于“點(diǎn)擊化學(xué)”策略的細(xì)胞原位靶點(diǎn)鑒定

本世紀(jì)初首次提出點(diǎn)擊化學(xué)（Click chemistry）的概念，其一般由疊氮化物和炔烴作用形成共價(jià)鍵，具有高效穩(wěn)定、高特異性等優(yōu)點(diǎn)。課題組利用原人參二醇作為分子骨架，合成了具有炔烴及吖啶光敏基團(tuán)修飾的雙功能原人參二醇分子探針。利用該探針在腫瘤細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行原位靶點(diǎn)蛋白捕獲，進(jìn)而在紫外光照射下激活探針結(jié)構(gòu)中的吖啶光敏基團(tuán)，形成“藥物分子-靶點(diǎn)蛋白”穩(wěn)定復(fù)合物；隨后利用探針中的炔基進(jìn)行點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，引入生物素標(biāo)簽并富集和純化靶點(diǎn)蛋白，最終發(fā)現(xiàn)RBBP4是原人參二醇發(fā)揮抗腫瘤作用的直接分子靶點(diǎn)[19]。目前課題組已經(jīng)將該方法廣泛用于中藥活性成分的靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（4）基于分子非標(biāo)記技術(shù)的靶點(diǎn)鑒定

目前，用于靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的策略大多需要進(jìn)行藥物分子的結(jié)構(gòu)修飾，缺少有效方法直接測(cè)定藥物分子與靶點(diǎn)蛋白的結(jié)合。近年來(lái)分子非標(biāo)記技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，進(jìn)一步豐富了藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的方法體系。其中最具代表性的為細(xì)胞熱遷移（Cellular thermal shift assay，CETSA）策略，該方法主要基于靶點(diǎn)蛋白在結(jié)合藥物分子后結(jié)構(gòu)通常變得更加穩(wěn)定，進(jìn)而可以預(yù)測(cè)細(xì)胞內(nèi)的藥物作用靶點(diǎn)。課題組前期針對(duì)藥用植物米蒿的抗炎成分米蒿內(nèi)酯，通過(guò)CETSA技術(shù)開(kāi)展了直接靶點(diǎn)鑒定，最終發(fā)現(xiàn)米蒿內(nèi)酯可以結(jié)合小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的ASF1a進(jìn)而發(fā)揮抗神經(jīng)炎癥的作用[20]；基于該技術(shù)，課題組還發(fā)現(xiàn)蘇木抗腦缺血活性成分原蘇木素A的直接作用靶點(diǎn)為14-3-3ζ蛋白、丹參抗心肌纖維化成分原兒茶醛的直接靶點(diǎn)為膠原蛋白[21]。分子非標(biāo)記技術(shù)在天然產(chǎn)物的靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)中潛力巨大，課題組后續(xù)還在開(kāi)展一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的天然分子靶點(diǎn)鑒定。

（5）基于光交聯(lián)策略的中藥活性成分及復(fù)雜系統(tǒng)靶點(diǎn)群鑒定技術(shù)體系創(chuàng)建

二苯甲酮（Benzophenone，BP）作為一種經(jīng)典的光引發(fā)劑，其在紫外光照射下激活并轉(zhuǎn)變成碳自由基，可與天然有機(jī)分子發(fā)生交聯(lián)并將其固定在載體表面，廣泛應(yīng)用于藥物的靶點(diǎn)鑒定。課題組建立了基于光交聯(lián)策略的中藥靶點(diǎn)鑒定技術(shù)，即利用紫外光激活載體表面預(yù)置的二苯甲酮，進(jìn)而將五味子醇甲、環(huán)氧木香內(nèi)酯等活性分子光交聯(lián)至載體表面，構(gòu)建靶點(diǎn)鑒定體系，最終鑒定到五味子醇甲的神經(jīng)保護(hù)靶點(diǎn)為ATP6V0d1蛋白[22]、環(huán)氧木香內(nèi)酯的抗神經(jīng)炎癥靶點(diǎn)為histone H2B蛋白[23]。在此基礎(chǔ)上，課題組又開(kāi)展了針對(duì)中藥復(fù)雜成分體系的靶點(diǎn)群鑒定工作，通過(guò)將中藥野菊花提取物、蘇木提取物整體光交聯(lián)到固相載體表面，鑒定到其發(fā)揮抗炎及腦保護(hù)作用的靶點(diǎn)群，進(jìn)而從靶點(diǎn)群中挖掘到多個(gè)新穎的潛在藥物靶點(diǎn)?；谶@一方法，課題組未來(lái)還在拓展其在中藥復(fù)方等超復(fù)雜分子體系中的應(yīng)用。

4、基于多組學(xué)與網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的中藥真實(shí)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的技術(shù)體系

針對(duì)中藥尤其是復(fù)方多成分、多靶點(diǎn)、多途徑的作用特點(diǎn)，課題組通過(guò)整合先進(jìn)的各類(lèi)分析平臺(tái)、生物信息計(jì)算分析軟件，構(gòu)建了高通量的非靶向及靶向代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及微生物組學(xué)研究的技術(shù)體系，通過(guò)Cytoscape、R語(yǔ)言、IPA等軟件建立了多組學(xué)生物信息富集分析、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析以及多維度網(wǎng)絡(luò)互作分析的方法體系，闡明中藥功效物質(zhì)多成分、多靶點(diǎn)、多途徑網(wǎng)絡(luò)調(diào)控特點(diǎn)。

課題組在承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“中藥成分體內(nèi)代謝產(chǎn)物與藥效關(guān)聯(lián)性研究”——以“保元湯”為載體的中藥體內(nèi)藥效物質(zhì)“組—效動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)”系統(tǒng)研究體系的建立中，采用系統(tǒng)生物學(xué)和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等手段對(duì)經(jīng)典名方保元湯復(fù)雜體系作用機(jī)制和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)深入研究。如，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和生物信息分析發(fā)現(xiàn)，保元湯主要化學(xué)成分通過(guò)調(diào)控能量代謝、氧化應(yīng)激、炎癥通路、凋亡通路等途徑發(fā)揮防治心血管疾病的作用；通過(guò)整合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)以及生物信息分析發(fā)現(xiàn)，保元湯可明顯改善心肌缺血導(dǎo)致的血清代謝和心肌組織轉(zhuǎn)錄表達(dá)的異常，揭示了保元湯通過(guò)調(diào)控與心肌缺血密切相關(guān)的代謝物（如LPC、cAMP、cGMP）和表達(dá)基因（如Ankrd1、Cryab、Nppa），及通過(guò)對(duì)Cryab-Ankrd1途徑的調(diào)控而改善心肌缺血的作用機(jī)制；通過(guò)整合代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、腸道微生物組學(xué)以及生物信息分析發(fā)現(xiàn)，保元湯可顯著改善心肌肥大、心肌缺血導(dǎo)致的心肌組織、血漿和尿液代謝以及蛋白表達(dá)異常，尤其是對(duì)異常的磷脂酰膽堿等相關(guān)代謝通路改善作用明顯，其改善心肌肥大的作用還與其對(duì)腸道微生物的調(diào)控存在一定關(guān)聯(lián)[24-26]。

二、代表性成果及其對(duì)推動(dòng)人類(lèi)健康和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大意義

1、“學(xué)科交叉”的魅力：“中藥化學(xué)”、“中藥合成生物學(xué)”與“中藥化學(xué)生物學(xué)”三驅(qū)動(dòng)的藥效物質(zhì)及其作用機(jī)制研究

中藥藥效物質(zhì)是中藥防治疾病的物質(zhì)基礎(chǔ)。闡明中藥藥效物質(zhì)及其作用機(jī)制，不僅對(duì)于詮釋中醫(yī)藥理論、指導(dǎo)臨床精準(zhǔn)用藥具有重要意義，而且對(duì)于原創(chuàng)藥物和活性先導(dǎo)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)、中藥質(zhì)量精準(zhǔn)控制以及中藥現(xiàn)代化和國(guó)際化都具有重要推動(dòng)作用。本團(tuán)隊(duì)30余年一直專(zhuān)注于中藥藥效物質(zhì)及其作用機(jī)制研究，在中藥活性成分，特別是微量活性成分的高效分離與結(jié)構(gòu)鑒定過(guò)程中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。構(gòu)建了以LC-MSn，1H-NMR和生物活性為導(dǎo)向，整合二維高通量制備液相色譜分離系統(tǒng)、LC-MS-DS/pHPLC等中藥活性組分快速制備技術(shù)體系，大大提升了獲得目標(biāo)結(jié)構(gòu)類(lèi)型活性成分的效率和幾率。中藥活性成分往往具有多個(gè)手性中心，針對(duì)手性化合物外消旋體分離純化和絕對(duì)構(gòu)型鑒定的難題，建立了手性拆分結(jié)合計(jì)算ECD、手性試劑衍生化等手性化合物絕對(duì)構(gòu)型鑒定技術(shù)，為中藥活性成分立體結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)鑒定提供了有效方法。基于以上技術(shù)體系，系統(tǒng)闡明了遠(yuǎn)志屬、蒿屬、冬青屬、九里香屬、肉蓯蓉屬、樹(shù)脂類(lèi)中藥沉香和龍血竭以及經(jīng)典名方保元湯等102種中藥藥效物質(zhì)，分離鑒定了5000余個(gè)化合物，發(fā)現(xiàn)1200余個(gè)新結(jié)構(gòu)和560多個(gè)活性化合物。發(fā)現(xiàn)龍血竭酚類(lèi)抗缺血性腦中風(fēng)和動(dòng)脈粥樣硬化等作用，創(chuàng)制治療腦中風(fēng)的新藥龍血竭酚類(lèi)提取物和龍血通絡(luò)膠囊于2013年上市。發(fā)現(xiàn)貫葉金絲桃黃酮具有顯著抗抑郁作用，研發(fā)新藥開(kāi)郁寧片進(jìn)入Ⅲ期臨床。發(fā)現(xiàn)苦丁茶冬青皂苷具有顯著降血脂、抗動(dòng)脈粥樣硬化作用，機(jī)制為抑制膽固醇吸收和促進(jìn)外排、抑制AS形成，完成新藥臨床前研究。根據(jù)中醫(yī)藥配伍理論，研制組分配伍新藥注射用芪紅凍干粉（已獲得臨床批件）、復(fù)方甘丹片等。

然而中藥創(chuàng)新藥物研發(fā)中通常都會(huì)遇到以下兩個(gè)瓶頸：其一，目標(biāo)藥效物質(zhì)自然含量低，單靠從自然藥用資源中獲取，難以滿(mǎn)足創(chuàng)新藥物研發(fā)需求，并且會(huì)導(dǎo)致藥用資源的迅速耗竭，尤其是對(duì)于一些瀕危名貴藥材，面臨的資源挑戰(zhàn)更甚；其二，生物進(jìn)化決定了自然界藥用資源中代謝產(chǎn)物的母核結(jié)構(gòu)類(lèi)型相對(duì)有限，全新結(jié)構(gòu)母核的發(fā)現(xiàn)越來(lái)越困難，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足目前高通量、高內(nèi)涵篩選技術(shù)對(duì)海量樣品的需求。針對(duì)上述制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，本團(tuán)隊(duì)圍繞瀕危藥材沉香、肉蓯蓉、蛇足石杉及常用中藥三七等開(kāi)展了系統(tǒng)研究，成功破解了沉香主要藥效和香味物質(zhì)苯乙基色酮的生物合成機(jī)制，構(gòu)建了懸浮細(xì)胞快速制備結(jié)構(gòu)多樣的苯乙基色酮的生物合成體系；通過(guò)基因過(guò)表達(dá)和基因沉默實(shí)驗(yàn)鑒定了苯乙基色酮生物合成關(guān)鍵酶的生物學(xué)功能，并對(duì)關(guān)鍵酶及其突變體蛋白晶體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析，闡明其獨(dú)特的催化機(jī)制[27]。該研究結(jié)果突破了利用合成生物學(xué)手段組合合成沉香苯乙基色酮類(lèi)成分和精準(zhǔn)調(diào)控白木香結(jié)香的關(guān)鍵科學(xué)難題，相關(guān)結(jié)果以亮點(diǎn)文章在Nat Commun上發(fā)表，并被中國(guó)中醫(yī)藥報(bào)、東方財(cái)富網(wǎng)等十多家媒體和專(zhuān)業(yè)平臺(tái)關(guān)注報(bào)道。在對(duì)蛇足石杉的系統(tǒng)研究中，在國(guó)際上率先闡明了抗老年癡呆藥物石杉?jí)A甲生物合成關(guān)鍵前體石榴堿的合成機(jī)制及關(guān)鍵催化酶[28]，并利用合成生物學(xué)策略在酵母和大腸桿菌中實(shí)現(xiàn)石榴堿的合成；闡明了來(lái)源于蛇足石杉內(nèi)生真菌的雜萜類(lèi)天然產(chǎn)物Atlantinone B的生物合成機(jī)制，并在米曲霉中重構(gòu)其合成途徑，實(shí)現(xiàn)Atlantinone B在米曲霉中的合成[29]。相關(guān)研究?jī)?nèi)容均被國(guó)際權(quán)威天然產(chǎn)物綜述雜志Nat Prod Rep遴選為Hot off the press，同時(shí)也被PNAS、JACS等雜志多次引用。在對(duì)肉蓯蓉的研究中，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了肉蓯蓉穩(wěn)定的體外組織培養(yǎng)體系，闡明了肉蓯蓉中松果菊苷等苯乙醇苷類(lèi)藥效物質(zhì)的合成機(jī)制（研究結(jié)果待發(fā)表）。上述研究結(jié)果為通過(guò)合成生物學(xué)手段實(shí)現(xiàn)這些瀕危藥用植物資源的可持續(xù)利用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。另一方面，充分利用已獲得的催化酶，開(kāi)展基于底物導(dǎo)向的酶催化或多酶聯(lián)合催化的組合合成，構(gòu)建“非天然小分子”庫(kù)，并結(jié)合活性篩選，發(fā)現(xiàn)多個(gè)具有抗炎、細(xì)胞毒活性的活性分子[30-32]，部分結(jié)果發(fā)表后也被天然產(chǎn)物綜述雜志Nat Prod Rep遴選為熱點(diǎn)化合物。上述研究結(jié)果為活性分子的發(fā)現(xiàn)提供新途徑。

在闡明藥效物質(zhì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡明中藥的作用靶點(diǎn)及其分子機(jī)制是中藥現(xiàn)代化和國(guó)際化的重要內(nèi)容。靶點(diǎn)不僅是新藥創(chuàng)制的原動(dòng)力，更是揭示藥物作用機(jī)制的直接證據(jù)。課題組長(zhǎng)期聚焦中藥藥效物質(zhì)的靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，針對(duì)當(dāng)前中藥靶點(diǎn)鑒定缺少有效技術(shù)手段的科學(xué)問(wèn)題，將現(xiàn)代“化學(xué)生物學(xué)”思想引入中藥靶點(diǎn)鑒定，創(chuàng)建了從中藥單體成分到復(fù)方的系列特色靶點(diǎn)“鉤釣”技術(shù)。對(duì)蘇木、肉蓯蓉、合歡、野菊花等一批常用中藥進(jìn)行了深入的靶點(diǎn)鑒定。其中較為代表性的案例為針對(duì)蘇木酮A具有顯著抗神經(jīng)炎癥作用的特點(diǎn)，通過(guò)構(gòu)建生物素標(biāo)記的分子探針，從小膠質(zhì)細(xì)胞中成功“鉤釣”并鑒定其直接靶點(diǎn)為肌苷5′-磷酸脫氫酶2（IMPDH2），且蘇木酮A作用于IMPDH2調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域的140位半胱氨酸，誘導(dǎo)催化結(jié)構(gòu)域變構(gòu)失活[17]。該發(fā)現(xiàn)為針對(duì)IMPDH2的精準(zhǔn)藥物設(shè)計(jì)提供了理想靶位，相關(guān)成果入選2017年度“中國(guó)十大醫(yī)學(xué)進(jìn)展”；此外，針對(duì)天然神經(jīng)保護(hù)分子松果菊苷，制備分子探針并從神經(jīng)細(xì)胞中鑒定到直接作用靶點(diǎn)為酪蛋白激酶（CK2α′），進(jìn)而發(fā)現(xiàn)松果菊苷可靶向CK2α′激活神經(jīng)細(xì)胞中的Wnt通路，并發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[13]。鑒于前期報(bào)道CK2α′的基因功能缺失可顯著誘發(fā)精子畸形，影響生殖系統(tǒng)功能，因此推測(cè)CK2α′基因可能是肉蓯蓉“補(bǔ)腎陽(yáng)，益精血”作用的關(guān)鍵生物學(xué)基礎(chǔ)。同時(shí)，該研究也為中醫(yī)“補(bǔ)腎促智”等理論的闡釋提供了一定的現(xiàn)代科學(xué)證據(jù)。課題組近年來(lái)的系列研究成果也入選中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)《2019年中醫(yī)藥優(yōu)秀青年學(xué)者科技成果匯編》，同時(shí)課題組提出的“中藥化學(xué)生物學(xué)”學(xué)科新方向及靶點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的“中醫(yī)藥對(duì)生命本質(zhì)和疾病發(fā)生發(fā)展的調(diào)控”學(xué)術(shù)思想也入選了中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)“2019年重大科學(xué)問(wèn)題和工程技術(shù)難題”。

2、“守正創(chuàng)新”的答卷：構(gòu)建中藥整體質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)中藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

針對(duì)中藥復(fù)雜性和定性定量分析難題，本團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建多柱耦聯(lián)和多維色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、在線(xiàn)能量分辨質(zhì)譜等多項(xiàng)中藥復(fù)雜成分高效分析新技術(shù)，解決了中藥復(fù)雜體系高效分離、異構(gòu)體質(zhì)譜鑒定、不依賴(lài)對(duì)照品定量分析等技術(shù)難題，并用于紅花注射液、膽類(lèi)中藥、保元湯等分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)百甚至上千種中藥體內(nèi)外成分同時(shí)在線(xiàn)分析。

針對(duì)中藥整體作用特點(diǎn)，提出“指紋圖譜+多成分含量測(cè)定”的整體質(zhì)控模式。創(chuàng)建多種指紋圖譜分析方法，建立大黃等46種藥材和成藥指紋圖譜，其中沉香和羌活指紋圖譜被收入中國(guó)藥典。發(fā)展提取物對(duì)照、定量核磁等廉價(jià)實(shí)用多成分定量方法，建立功勞木等藥材多成分含量測(cè)定[33]，其中以提取物為對(duì)照的功勞木多成分含量測(cè)定被收入2015年版中國(guó)藥典。創(chuàng)建一板全藥味（多藥味）、全藥味指紋圖譜等中成藥整體質(zhì)量控制新方法，用于25種名優(yōu)中成藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提升，攻克中藥整體質(zhì)控關(guān)鍵技術(shù)。

建立了73種藥材和成藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中35種標(biāo)準(zhǔn)被收入藥典或國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)；完成紅花、參麥等5種注射液再評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)提升。全面提升產(chǎn)品質(zhì)量和安全性，取得重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)“科技引領(lǐng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)提升”的目標(biāo)，為中藥高質(zhì)量發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。獲2015年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)和2020年度教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

3、“大漠仙草”的力量：打造肉蓯蓉全產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)沙區(qū)生態(tài)文明與經(jīng)濟(jì)發(fā)展

肉蓯蓉為瀕危名貴寄生中藥，具有補(bǔ)腎益精、潤(rùn)腸通便功效?！吨袊?guó)藥典》2000年版前收載的肉蓯蓉為荒漠肉蓯蓉，其寄主為固沙植物梭梭，野生資源趨于枯竭，被列入華盛頓公約保護(hù)物種。針對(duì)其藥效物質(zhì)和作用機(jī)制不清、資源短缺、沙漠生態(tài)破壞等重大問(wèn)題，屠鵬飛教授團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持30年深入研究和產(chǎn)業(yè)化推廣。

闡明肉蓯蓉補(bǔ)腎、通便藥效物質(zhì)和作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)48個(gè)新結(jié)構(gòu)和15個(gè)活性成分，闡明松果菊苷等苯乙醇苷生物合成途徑和關(guān)鍵酶。發(fā)現(xiàn)苯乙醇苷類(lèi)抗老年癡呆、帕金森等新功效，揭示松果菊苷抗神經(jīng)炎癥靶點(diǎn)為CK2α′，并發(fā)現(xiàn)其代謝產(chǎn)物為多種神經(jīng)遞質(zhì)類(lèi)似物，直接糾正遞質(zhì)不足（髓海虧空），揭示補(bǔ)腎益髓理論生物學(xué)基礎(chǔ)。創(chuàng)制治療血管性癡呆的新藥蓯蓉總苷及膠囊于2005年上市；1類(lèi)新藥松果菊苷及片和肉蓯蓉總糖醇及口服液已完成Ⅰ期臨床。采用核磁、液質(zhì)等技術(shù)深入表征肉蓯蓉化學(xué)成分組，在線(xiàn)鑒定并定量513個(gè)成分；構(gòu)建完善質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，修訂藥典標(biāo)準(zhǔn)，并將優(yōu)勢(shì)資源管花肉蓯蓉作為肉蓯蓉新來(lái)源收入中國(guó)藥典，為新疆維吾爾自治區(qū)南疆發(fā)展肉蓯蓉產(chǎn)業(yè)提供法律保障，并應(yīng)邀在國(guó)際多酚會(huì)議作肉蓯蓉研究大會(huì)報(bào)告。

闡明肉蓯蓉屬植物種類(lèi)和資源，提出保護(hù)與可持續(xù)利用有效措施。闡明肉蓯蓉寄生機(jī)制，突破寄生植物種子處理、接種、凍害防治、采收加工等關(guān)鍵技術(shù)，建立肉蓯蓉及寄主梭梭、檉柳高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)體系和示范基地，通過(guò)GAP認(rèn)證，畝產(chǎn)鮮藥材達(dá)300 kg以上。結(jié)合沙漠治理和生態(tài)扶貧，在內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)、甘肅等沙漠推廣種植寄主600萬(wàn)畝，接種肉蓯蓉230萬(wàn)畝，年產(chǎn)藥材7500噸，國(guó)際上首創(chuàng)寄生植物大規(guī)模種植并取得高產(chǎn)奇跡。發(fā)明3項(xiàng)高含量切片加工技術(shù)，有效成分含量提高5-7倍。徹底解決資源短缺，保護(hù)野生資源，保障臨床用藥和產(chǎn)業(yè)發(fā)展；治理大片沙漠，帶動(dòng)20萬(wàn)沙區(qū)人民致富，創(chuàng)造可持續(xù)治理沙漠和荒漠地區(qū)精準(zhǔn)扶貧新模式，應(yīng)邀3次在國(guó)際荒漠化論壇作大會(huì)報(bào)告；并受邀為國(guó)際權(quán)威雜志Med Res Rev撰寫(xiě)綜述，系統(tǒng)介紹肉蓯蓉從瀕危中藥成長(zhǎng)為中藥大品種歷程[34]。近三年取得經(jīng)濟(jì)效益90多億元，為國(guó)家節(jié)省治沙資金120多億元。促進(jìn)西部沙區(qū)生態(tài)文明、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)牧民致富和社會(huì)安定，取得巨大生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。成果獲教育部自然科學(xué)、科技進(jìn)步和科技進(jìn)步（推廣類(lèi)）3項(xiàng)一等獎(jiǎng)和中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。屠鵬飛本人也因此榮獲2016年度“全國(guó)脫貧攻堅(jiān)獎(jiǎng)創(chuàng)新獎(jiǎng)”和“最美生態(tài)公益人物”。