网络靶标:中药方剂网络药理学研究的一个切入点

目前中药研究的一个重点和难点问题是理解中药方剂复杂化学体系与病证复杂生物系统的相互作用.作者通过多年研究,从网络药理学、系统生物学角度对该问题提出“网络靶标”这一新的概念与方法.网络靶标概念指的是将病证生物分子网络当作靶标,由此设计和预测最佳的药物干预方式.网络靶标方法旨在将病证、方药映射于生物分子网络,然后在网络上对病证与方药的关系进行机制性的计算、分析与预测,以期发现药效物质及其作用机制,阐释方剂配伍规律与方证关联,并进行组方用药的理性设计.该文概述作者课题组在网络靶标方法及其在中药方剂中的应用进展,希望能为中药方剂的网络药理学研究提供参考.     

中药网络药理学：理论、方法与应用

中医学将病人当作一个具有不同状态的系统来进行治疗,具有悠久的历史,积累了大量的方剂。中医学的整体观念与网络药理学、网络生物学等前沿科技的核心思想具有相通之处,也符合了对肿瘤等复杂疾病进行系统性治疗的需求。“中药网络药理学”这一新领域的研究旨在从系统层次和分子水平揭示中药方剂的奥秘,促进中药研究从当前的“单一靶标,单一药物”模式转向“网络靶标,多成分药物”的新模式。近年来,中药网络药理学的一系列方法得以创建,包括基于网络的疾病基因预测、中药成分的靶标谱和药理活性预测、药物一基因一疾病的共模块分析、中药方剂多成分协同作用的大规模筛选、中药方剂的配伍规律和网络调节机理分析等。这些方法在清络饮、六味地黄丸等方剂的药效物质与作用机理等方面得到了有效应用。研究结果表明中药网络药理学能够为中医学从基于经验的医学迈向基于证据的医学提供新的途径,并能加速中药药物发现的进程,同时改进当前的药物研究策略。     

基于网络药理学探讨四君子汤治疗结直肠癌靶点及通路研究

目的:通过网络药理学方法预测四君子汤治疗结直肠癌潜在的作用靶点及信号通路。方法:利用TCMSP获得四君子汤的化学成分及作用靶点,结合Swiss Target Prediction网站进行靶标垂钓;通过TTD、OMIM、Drugbank和GeneCards数据库收集结直肠癌相关靶点。运用Venn图取药物和疾病交集靶点,并...     

网络药理学研究进展

网络药理学是应用系统生物学、网络生物学、基因的冗余度以及多效性等原理阐释疾病发展的过程,进一步利用网络平衡的整体观来认识药物与机体相互作用的一门学科。网络药理学结束了“一个药物,一个靶标,一种疾病”为主导的传统新药研发模式,开创了一种多靶点与多种疾病间复杂网状关系的新研究模式,对复杂疾病发病机制及治疗靶标的研究存在潜在应用价值。综述网络药理学的最新研究进展,介绍网络药理学在多个层面的研究和应用,展望了网络药理学未来的发展方向,以及对药物发现的重要意义。     

中药网络药理学研究流程及代表性数据库工具

网络药理学突破了\"一药一靶\"的限制,在系统生物学层面上探索药物对人体的作用机制,尤其在以中药为代表的复杂体系的药理研究中有着不可替代的优势。近年来,网络药理学研究在中药新活性化合物、中药药理学、中药毒理学、中药配伍规律等研究领域中均得到了广泛应用,深化了中药的研究层次。对网络药理学的基本流程及研究流程中各环节常用的数据库进行梳理,包括中药化合物信息数据库、化合物靶点和疾病靶点预测数据库、基因富集分析数据库等,以期为网络药理学在中药研究中的应用提供参考。     

中药网络药理学的研究应用与挑战

中药网络药理学作为一门从系统层面揭示中药与机体关系的新兴学科。通过构建“药物-靶点-疾病”网络,将依据中医理论和经验为主的中药“翻译”成现代药理学理论,为传统中药与现代药理学间搭建了桥梁;通过预测揭示中药物质基础、作用靶点和分子机制网络,助力传统中药的现代化发展。基于此,对中药网络药理学的发展现状、研究模式与应用、面临的挑战及发展方向进行总结,为中药网络药理学阐释中医药科学内涵提供参考。     

基于网络药理学的小陷胸汤治疗冠心病作用机制

目的:通过网络药理学方法预测小陷胸汤治疗冠心病靶标并分析其作用特征,构建\"成分-靶标-通路\"网络药理模型,揭示小陷胸汤治疗冠心病的潜在通路机制。方法:中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)获得药物有效成分,Swiss靶标预测数据库(Swiss Target Prediction)反向药效团匹配法预测\"小陷胸汤-冠心病\"靶标;治疗靶标数据库(TTD),Drugbank,疾病-基因网数据库(Dis Ge NET)取美国食品和药物管理局(FDA)批准的冠心病并集靶标。韦恩图获得相关交集,GEO2R在线分析靶标特征,Funrich version 3软件分析生物过程,运用插件Reactome FI对靶标通路富集分析,采用Cytoscape软件构建\"成分-靶标-通路\"网络。结果:网络分析表明,小陷胸汤治疗冠心病是通过25个治疗成分调控24个靶标,通过GEO2R在线多个基因芯片分析,靶标存在上下调差异,上调靶标11个,下调靶标13个,作用于4大生物过程,21条具体通路。结论:小陷胸汤治疗冠心病的机制可能是通过黄连生物碱类和黄酮类、半夏的核苷类和有机酸类、瓜蒌的豆甾醇类和黄酮类参与基因表达、新陈代谢、蛋白质代谢等生物过程,调节相关靶蛋白的基因表达,调控基因转录通路、生物氧化反应和脂类和脂蛋白代谢、胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBPs)对胰岛素样生长因子(IGF)转运和摄取、细胞外基质的降解等信号通路。     

中药整合药理学计算平台的开发与应用

以中医药大数据为驱动,模型构建和生物信息技术为手段,该课题组开发一个网络版的中药整合药理学数据和计算平台。本平台以中医药大数据(中药方剂数据库、中药材数据库、中药成分数据库、疾病症状靶标数据库)为支撑,以人工智能、数据挖掘、网络科学等为手段,构建满足个体需求的自助式服务平台。通过建立"中药方剂-化学成分-作用靶标-疾病靶标"多维度关联的有效工具,能够有效揭示中药药效物质基础及其分子机制。中药整合药理学数据和计算平台在中药质量评价、中药临床重定位、中医原创思维揭示、方剂配伍的分子机制、中药新药研发等方面,具有较好的应用前景。     

中药网络药理学研究进展

药物承担着防治疾病、提高人们健康水平的作用,同时,医药产业也已成为社会经济建设不可或缺的部分。传统药物的发现主要集中于单一靶点的高特异性抑制剂。然而,通过大规模功能基因组研究证实,只有不到10%的单基因敲除具有治疗价值[1],而且,单一分子靶点的高特异性药物对复杂疾病通常难以获得良效,传统新药研发遵循的“单基因-单靶点-单疾病”的线性模式遇到巨大瓶颈及严峻挑战。资料显示,美国食品药品管理局(FDA)2010年仅有21种新药通过评审,欧洲药品管理局(EMA)也仅批准了14个新药[2]。新药在Ⅱ期和Ⅲ期临床试验中因缺乏有效性和出现非预期的毒性所导致的新药失败率高达30%[3],使整个制药业在持续繁荣后陷入困境。中医药在诊断上注重整体的和功能的动态变化,治疗上强调辨证论治,通过中药等在整体水平上的调节,治疗局部性病变和恢复整体功能平衡,获得治疗效果[4]。因此,药物的研发和机制研究亟需借鉴中医药的诊疗思路,从整体出发,“多基因-多靶点-复杂疾病”模式着眼,寻求新的研究途径。     

中医药网络药理学:《指南》引领下的新时代发展

中医药凭借整体观和两千多年来临床使用天然药物的实践经验,在疾病的预防和治疗中有独特优势.中医药诊疗思想和丰富临床经验中的"整体"特色孕育了以"网络"和"系统"为特色的新一代研究模式.该模式在生物医学大数据和人工智能时代得到了快速发展,其中有代表性的研究领域——"网络药理学"为人工智能与中西医学交叉研究、分析海量生物医学...     

泻下药和解表药的现代药理解释

 目的在中药现代化的进程中,对中医药体系中的传统药效的现代药理学解释是一项有深远意义的工作。本实验设计了3种方法,在总体上对中药的传统药效与中药的现代药理活性进行对比分析,从中发现规律,对被研究的中药药效给出言之有据的解释。方法收集大量中药传统药效、中药现代药理活性和中药所含活性化合物现代药理活性数据,通过统计方法寻找特定中药药效类别(泻下和解表)的现代药理学的特征,从而得到其现代药理学解释。结果使用的3种方法都能够给出与2种药效相关的现代药理活性。汇总3种结果得到,泻下与导泄、兴奋胃肠平滑肌、止血和利尿4种药理活性相关;解表与抗凝血/抗血栓、止痛、解热3种药理作用相关。3种方法比较,共有化合物方法结果比较好。结论对大量中药的传统药效和它们的现代药理活性数据进行比对分析,可以得到中药药效的现代药理解释。这种方法可以推广到对其他中药传统药效的研究中,对中医药的现代化进程起到推动作用。     

基于干预细胞因子风暴文献挖掘的中医药治疗重症新型冠状病毒肺炎探讨

新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)临床以发热、乏力、干咳为主要表现,少部分患者可因\"细胞因子风暴\"在中低热甚至无明显发热病程中快速进展为急性呼吸窘迫综合征、脓毒性休克、代谢性酸中毒和凝血功能障碍,甚至多器官功能衰竭而导致重症患者死亡。遗体微创病理检查发现COVID-19与2003年的严重急性呼吸综合征(SARS)和2015年国内的中东呼吸综合征(MERS)有相似之处。从中医药干预细胞因子风暴治疗SARS重症文献分析入手,运用数据挖掘和网络药理学方法,探讨中医药治疗重症COVID-19与干预细胞因子风暴密切相关的作用路径和潜在的机制靶点,以期为临床针对\"细胞因子风暴\"这一关键病理过程,进行精准的组方潜药、科学的联合用药、靶向的筛选新药提供参考,有效地遏制COVID-19患者细胞因子风暴的发生和发展,促进其良好的临床转归。     

Network Pharmacology for Traditional Chinese Medicine Research: Methodologies and Applications

The inception of network pharmacology comes from the advance in "multi-target, multi-drug" paradigm and opens up a new field for pharmaceutical science. Traditional Chinese medicine(TCM) is well-known for its use of medicinal herb combinations to treat the functional disorders induced by diseases through a holistic view, which naturally followed the principal of network pharmacology. In this review, the methodologies of network pharmacology in TCM studies were summarized. Specifically, the methodologies for network construction and network analysis were discussed in detail by following several TCM study cases. The perspectives for TCM network pharmacology were also provided.     

Network pharmacology for traditional Chinese medicine in era of artificial intelligence

Traditional Chinese Medicine Network Pharmacology(TCM-NP) is an interdisciplinary discipline that integrates information science, systems biology, network science and pharmacology, providing a systematic research methodology for TCM studies. With the development of artificial intelligence(AI)and multi-omics technologies, TCM-NP has entered a new era and can incorporate multimodal and high-dimensional data in the context of big data to enhance both theoretical foundations and technical capabilities. Despite its advancement, TCM-NP still faces challenges, particularly in ensuring the quality of data and research, as well as achieving more profound scientific discoveries. The field needs further innovation to obtain more precise and biomedically meaningful results. Overall research progress in TCM-NP depends on developing more accurate algorithms together with utilizing higher-quality and larger-scale data. This paper gives a perspective on the trends and characteristics of TCM-NP development and application in the era of AI.     

论建立网络毒理学及中药网络毒理学研究思路

提出网络毒理学研究理念,并对开展中药网络毒理学研究提出了思路和技术途径,最后展望了中药网络毒理学发展前景.     

Development and Application of Network Toxicology in Safety Research of Chinese Materia Medica

Network toxicology that is an important branch of the network pharmacology emerges on the basis of network biology. It refers to study on the toxicological features of a constructed network model which is used to analyze toxic substances and their interaction and regulation in biological systems, particularly investigate the toxic effects of drugs and/or compatibility of medicines on body, and clarify the mechanism of toxicity. Network toxicology currently develops rapidly in safety prediction of Chinese materia medica(CMM). The application of network toxicology to safety and toxicology study on CMM is extremely beneficial to identify the toxic components and potential incompatibility of CMM. Since CMM is a complex system with multi-components, multi-targets, and multi-interactions, the network toxicology in safety prediction of CMM faces three great challenges, including integration studies of bioinformatics, innovation of methods, and tools and risk assessment in future development of the network toxicology in CMM research. In this paper, relevant database, approaches and tools that network toxicology utilized in the safety study of CMM were carefully reviewed. Based on the progress made, the scientific development and modernization of CMM will be greatly enhanced.     

基于蛋白质组学和LINCS数据库预测中药复方的不良反应——以黄连解毒汤为例

目的 基于蛋白质组学和LINCS数据库探讨预测中药复方不良反应的方法。方法 以黄连解毒汤为例,对黄连解毒汤干预脑缺血大鼠模型进行蛋白质组学分析,运用LINCS数据库、Python、RStudio等筛选与黄连解毒汤成分化合物结构相似和基因表达类似的临床药物,检索药物的不良反应,预测黄连解毒汤可能的不良反应。结果 黄连解毒汤干预脑缺血模型蛋白质组学共筛选出72个上调蛋白和91个下调蛋白。阿司匹林、曲克芦丁等11个临床药物与黄连解毒汤成分的化学结构相似,表现出皮疹、恶心、呕吐、腹泻等不良反应;地昔帕明、山柰酚等30个临床药物与黄连解毒汤基因表达谱类似,表现出恶心、头晕、头痛等不良反应。根据上述结果,预测黄连解毒汤可能的不良反应为腹泻、恶心、头晕、头痛、呕吐等。结论 以黄连解毒汤为例,探讨了一种预测中药复方不良反应的新方法,为临床研究提供参考。     

网络药理学在中医药治疗慢性肾脏病中的研究现状

慢性肾脏病（CKD）是病程长、发病机制复杂的一类疾病,中医药在其治疗中发挥了重要作用。目前,网络药理学已成为中药治疗CKD的有效研究方法。网络药理学在系统生物学的基础上,运用高通筛选及网络分析等技术,建立“药物－基因－靶点－疾病”网络,系统阐述机体与药物间作用的原理与规律,与中药多途径、多靶点特点相契合。通过网络药理学在中医药治疗CKD研究发现,中医药在改善CKD的氧化应激状态、调节炎症反应、减缓肾脏纤维化和细胞凋亡方面起到不可或缺的作用。文章对网络药理学在CKD领域相关研究进行归纳和总结,以期为网络药理学对中医药治疗CKD的进一步研究提供参考。     

Network Pharmacology Bridges Traditional Application and Modern Development of Traditional Chinese Medicine

Traditional Chinese medicine(TCM) has developed over thousands of years and has accumulated abundant clinical experience, forming a comprehensive and unique medical system. Emerging evidence has begun to illustrate TCM as an area of important medical rediscoveries. This review article briefly introduced the concept, significance,and technology of network pharmacology based on network biology and systems biology. It focused on the theoretical system and potential prospect of TCM network applied in TCM research and development including predicting new drug targets, action mechanism, new drug discovery; evaluating pharmacodynamics, pharmacokinetics, safety, toxicology, quality control, and bioinformatics of drugs. We also discussed the opportunities and challenges in the development and application of network pharmacology in the modernization of TCM research.