十二五国家高技术研究发展计划课题任务书指出，课题目标是围绕珍稀、药用生物替代品规模化生产进行关键技术研究，并进行产品研发。建立并完善我国特殊食药用真菌野生冬虫夏草代替品，北冬虫夏草等菌株改良关键技术和冬虫夏草等珍稀真菌的重要功能组分的提取、分离、纯化以及化合物的结构解析技术，高效获得单体化合物。筛选高效积累虫草素和虫草多糖等特殊活性物质的优良新菌种，并进行虫草素和虫草多糖深度开发研究 ，重点开发属北冬虫夏草素抗癌活性的临床研究。
“十一五”“十二五”863计划这一课题都拥有两个共同的关键词：“替代品”与“关键技术”。全世界虫草有几百种，但最有营养与药用价值的是我国的冬虫夏草与北冬虫夏草。中药最讲究的是中药产地，药材的有效部位和有效成份。冬虫夏草是一条虫一根草，北冬虫夏草是一个蛹一根草，但这二者的有效成份例如：虫草素、腺苷、虫草多糖、虫草酸，十八类氨基酸等，都基本相似和一致。北冬虫夏草所含虫草特有活性物质“虫草素”，远远高于野生冬虫夏草。课题所要求的是 “北冬虫夏草等资源替代品”。创制一种在有效成份及功效接近和超越野生虫草，特有活性物质优于野生虫草且无毒无害的资源替代品。
实施国家蛹虫草“863计划”重点项目。目的就是替代野生虫草资源，惠顾于广大老百姓；就是要把虫草中特有活性物质“虫草素”“虫草多糖”等开发出来，更高的质量，更低的成本；服务于亿万人民的健康事业。
国家课题提出的工厂化人工培育替代野生资源，这不是一般替代，而是要在GMP规范要求基础上，实现现代化、标准化、自动化、智能化、规模化基础上的替代，这就需解决一系列生物工程的关键技术。譬如，对菌种的选育、营养剂的优化配伍；生产环境洁净控制标准和管理办法；光照、温湿度的控制标准与控制方法；虫草生长周期及生长过程变化；虫草子实体出草率，生物转化率及成品率的控制标准及方法；生产工艺规程和各岗位生产操作方法；生长过程的质量控制标准及控制方法，等等；这都是实现虫草产业替代的“关键技术”。
图为上海国宝从北冬虫夏草中制备的虫草素
三、上海国宝，实施国家863计划的创新点
上海国宝企业发展中心承担国家“863计划”课题的十年来，始终以工厂化培育的北冬虫夏草子实体替代濒危的野生虫草资源为出发点和落脚点；以实现工厂化大规模培育的关键技术重大突破为重点；以规模化高纯度虫草素制备技术的探索与开发为核心，建立以标准、专利、关键技术与专用技术为产业化要素和核心竞争力；开展以国家药典规定的虫草功能、主治、用途和功效研究，结合当前严重危害广大人民健康的十大疾患，特别是对虫草素抗肿瘤活性和配合放、化疗的协同、增效、减毒作用；对工厂化培育的北冬虫夏草子实体和虫草素展开药学、药理、毒理等方面临床前的相关研究。为北虫草子实体实现产业化资源替代，为将来虫草素成为我国医药新兴战略产业原料创造了条件与铺垫了基础，提供了原料保障和技术依托。
“863计划”课题组在研究中首先发现解决了虫与草究竟是什么关系？明确指出虫与草或蛹与草或蝉与草的真实关系；凡是虫草属中，草与虫仅仅是寄生关系，不论是虫是蛹还是蝉，其有效成分只占20%；而只占整个虫草20%重量不到的草，却拥有了80%的有效营养成分。整个比例关系不论哪类虫草，都基本如此。这说明虫草的有效成分都基本富集在草上。因此国家课题要求工厂化培育的都是虫草子实体（即草），而是不带有虫或蛹的。
研究还发现虫草子实体中的特有活性成分，例如虫草素、喷司他丁、虫草多糖、腺苷等，都跟子实体生长的部位、生长时间、是否有虫草孢子，特别是孢子弹射前后都有明显差异，差额均在30%以上。由此可见，野生状态因虫草采集的时间不一，质量差异极大，特别是孢子弹射后，主要营养成分就基本丧失。
在实现北冬虫夏草（蛹虫草）子实体工厂化培育的关键技术重大突破过程中，上海国宝企业发展中心不仅完成了近三百代的菌种选育；培养剂、营养液的优化组合，培育器皿和培养条件的研究；生长周期质量标准和转化率的控制；自动化与智能化生产方式的探索等方面初步研究。质量标准、工艺规程、操作方法与控制办法等管理条例及制度；根据GMP规范要求，建立起了可年产60吨，虫草素含量≥1.2%、虫草多糖含量≥15%的北冬虫夏草（蛹虫草）子实体干品的原料基地。
本研究成果经生物学、组织学和基因序列测定，证明是北虫草子实体（蛹虫草）；本研究成果的质量，经SGS、NSF、国家食品质量监督检验中心，国家兴奋剂检测中心等权威机构及本研究单位长期跟踪，对产品的十二大类555项指标严格质量的质量检测，通过化学和药理对比研究证实，工厂化培育的北虫草子实体与天然虫草和蛹虫草在主要化学成份和基本营养与药理作用相似，主要活性营养成分完全达到和超过野生虫草，各类氨基酸多达二十个，各种微量元素和有机物质极为丰富。其特有活性成份虫草素比野生虫草高五百倍。且无农残、重金属超标或三致等毒副反应，可持续地大规模工厂化培育。
图为北冬虫夏草培育室
四、虫草素的研究取得可喜成果
虫草是老祖宗留传给我们的瑰宝，但迄今我们对它特有活性物质的了解甚少。上世纪50年代，苏格兰科学家首先从我国的虫草中发现其特有活性物质“虫草素”，此后全世界对虫草素的研究从未停止过。其化学名称被命名为3’—脱氧腺苷，认定其化学结构分子式为C10H13N5O3。近二十多年来，对虫草素的开发应用，世界各国发展异常迅速。很多国家不仅从我国收集菌种，分离、鉴定新的成分与功效，开发新的用途和产品；同时对虫草素抗肿瘤、抗病毒、抗真菌、抗炎症、抗白血病、抗高血脂、抗结核、抗纤维化、抗退行性疾病，展开各种研究，并将成果，纷纷发表论文和申报专利。美国国家癌症研究所（NCI）于1997年已把虫草素列入18种抗癌新药进行开发研究。美国政府的FDA已正式公告，虫草素在该国完成了白血病的二期临床，这都充分说明，虫 草素确有显著的药效价值。据不完全统计，从1981年到2011年的30年内，全世界共有200多项同虫草和虫草素有关的专利获得批准
上海国宝用独创的提取纯化方法（不用任何化学介质），已每批次可制备500克以上虫草素（含量≥99%），经国际权威机构SGS的检测对比，我们产品的质量远胜于美国SIGMA公司的标准品，而且含量比其高4-5个百分点。其制备技术和纯化能力，在国内外尚未见到任何相似的报道与专利申请，属于中国原创和世界首创。美国SIGMA公司对虫草素的报价，始终在波动中呈上涨趋势，近年浮动在每克6万至20万元之间，经修饰后的虫草素每克报价达106万元，且有价无市，国家863计划课题组，在推进产业化的过程中，发现北虫草子实体中不仅含有虫草特有活性物质虫草素，而且含有虫草素相应比例的伴生物“喷司他丁”，科学家们称其为虫草素的“天然保护者”。
图为部分科研新产品
五、创新研究及发现
在项目实施过程中，863课题组会同中国医药工业研究总院、上海中医药大学、北京大学、清华大学、复旦大学、交通大学等院校及所属单位，通过产学研相结合和项目委托等方法，针对当前由于人类疾病谱的改变而严重危害广大人民健康的恶性疾患，如肿瘤、心脑血管、器官纤维化、呼吸系统、退行性疾病、免疫功能及亚健康等方面，展开了工厂化培育的北虫草子实体和虫草素的临床前初步研究和动物实验，取得了突破性进展。例如，课题组在研究中发现：虫草素对动物肿瘤细胞的抑制、抗转移、对协同放、化疗的增效、减毒；不仅功效作用明显，具有成药性好、用量少、生物利用度高的优点，完全可以向成为拥有我国自主知识产权的原创性一类新药的研发方向去进一步进行科研的工作。
