网络药理学研究中的网络分析技术

网络分析技术是网络药理学研究中的核心技术，通过整合多种学科理论技术对网络药理学研究中相关的分子网络进行多角度多层次的信息挖掘，以准确、客观地查询出能够产生特定药理作用的成分或成分组合、药物或药物组合，以及具有特定生理功能的关键节点、模块等，从而为新药研发、药物作用机制揭示、疾病机制阐释、生物标志物指明等提供有指导价值的信息，尤其对于以阿尔茨海默病为代表的复杂性疾病研究意义更加突出。本文对近年来网络药理学研究中常用的网络分析技术进行了综述。     

网络药理学方法研究石菖蒲治疗神经退行性疾病的作用机制

目的 从系统水平研究石菖蒲治疗神经退行性疾病的有效成分和作用机制.方法 采用计算机网络药理学方法,从中药系统药理学数据库中筛选石菖蒲治疗神经退行性疾病的活性成分,并构建药物-靶标-疾病网络.结果 通过网络药理学方法筛选出石菖蒲活性成分20种,显示该中药化学成分和作用靶点与阿尔茨海默病、抑郁症和帕金森综合征等神经退行性疾病之间存在一定的联系.结论 通过网络药理学方法构建的石菖蒲网络可以将该中药化学成分的聚类、差异以及有效成分与相关靶标及疾病的复杂分子作用机制可视化.     

网络药理学在中药领域的应用和展望

目的/意义 总结近年中药领域网络药理学研究成果,提出人工智能时代大规模生物医学数据解析方法,为中药网络药理学的发展趋势和未来应用提供思路与参考。方法/过程 基于文献分析,阐述网络药理学研究流程及其在中药药效物质基础、中药药效作用机制、疾病分子作用机制分析等方面的研究进展。探讨以图神经网络为代表的人工智能方法在中药网络药理学中的应用与趋势。结果/结论 将图神经网络引入中药网络药理学研究,借助人工智能模型,进一步丰富网络药理学研究方法,深度解析中药作用机制,为构建现代中药基础理论体系提供技术支撑。     

基于网络药理学和分子对接研究金银花-黄芪药对治疗骨髓炎的分子机制

目的 运用网络药理学与分子对接的方法探索金银花-黄芪药对治疗骨髓炎可能的作用机制,为临床用药提供科学依据.方法 在TCMSP平台内检索金银花、黄芪的生物活性成分并进行筛选,同时在蛋白质数据库和相关基因数据库中检索骨髓炎的潜在靶点,构建Venny图寻找共同靶点;运用Cytoscape软件构建"药物成分-靶点-疾病"复杂网...     

基于网络药理学的健脾解毒方抗结直肠癌的作用机制研究

目的 基于网络药理学和分子对接研究健脾解毒方的抗结直肠癌作用机制.方法 运用TCMSP、TCMID、ETCM数据库预测健脾解毒方有效成分及其作用靶点,利用GeneCards数据库检索肿瘤相关靶点,并进行药物-疾病靶点匹配.将共同靶点导入Cytoscape 3.7.2构建PPI网络并进行网络拓扑分析筛选关键靶点.通过R ...     

基于网络药理学和分子对接探讨香加皮防治牙周炎的作用机制

目的 运用网络药理学方法及分子对接技术探究香加皮治疗牙周炎的有效成分和作用靶点及其作用机制。方法 采用中药系统药理学数据库（TCMSP）、中医药百科全书（ETCM）和中药分子机制的生物信息学分析工具（BATMAN-TCM）检索筛选香加皮有效作用成分及靶点,并通过Swiss Target Prediction数据库检索预测成分的作用靶点。应用人类基因信息数据库（GeneCards）和DisGeNET数据库获取牙周炎相关靶点,将药物与疾病靶点进行韦恩分析获得共同靶点。利用Cytoscape 3.8.2软件构建“成分-靶点”网络,基因相互作用数据库（STRING）构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络,并进行关键基因筛选以及MCODE聚类分析,利用DAVID数据库进行基因本体（gene ontology, GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG）富集分析,通过Cytoscape 3.8.2软件构建香加皮“药物-成分-靶点-通路”网络,利用分子对接技术验证药物成分与靶点蛋白对接情况。结果 筛选得到香加皮有效...     

基于网络药理学和分子对接技术研究柴胡-黄芩药对治疗鼻窦炎的作用机制

目的 基于网络药理学和分子对接技术研究柴胡-黄芩药对治疗鼻窦炎的作用机制.方法 通过TCMSP数据库筛选出柴胡-黄芩药对中的化学成分及其对应靶点,将UniProt数据库筛选的相关药物靶点和Genecards数据库筛选的鼻窦炎疾病靶点相交集;运用STRING平台构建靶蛋白相互作用(PPI)网络;采用Metascape平台...     

基于网络药理学的六味地黄丸治疗冠心病的分子机制研究*

目的运用网络药理学分析六味地黄丸治疗冠心病的分子机制。方法 从中药系统药理学分析平台（TCMSP）获得与六味地黄丸中6味中药相关的所有化学成分和作用靶点，运用 Cytoscape 3.2.1软件构建化合物靶点相互作用网络图，利用TTD、Drugbank、DisGeNET数据库筛选冠心病相关的疾病靶点，将冠心病靶点与药物靶点进行Venn分析，筛选出二者的共同靶点，应用STRING平台构建蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络模型。通过DAVID （Version 6.8）数据库对疾病与药物共同靶点进行 Gene Ontology（GO）富集分析、KEGG通路富集分析。结果 共筛选出六味地黄丸的43种主要成分及与治疗冠心病相关的关键靶点85个，靶点主要涉及调节脂多糖代谢、炎症反应、细胞分裂、细胞因子活性、DNA复制及其转录等生物过程，通过参与TNF、HIF-1、PI3K/Akt、Estrogen、TLRs、NF-κB、cGMP-PKG、cAMP等信号通路治疗冠心病。结论 本研究从多角度探索了六味地黄丸治疗冠心病可能的作用机制，揭示了六味地黄丸具有多成分、多靶点和多途径治疗疾病的特点，为其临床应用及进一步研究其药效作用机制奠定基础。     

基于网络药理学和分子对接法探索玉屏风散治疗非小细胞肺癌作用机制研究

目的:通过网络药理学和分子对接法,分析玉屏风散治疗非小细胞肺癌的作用机制。方法:检索相关文献和TCMSP数据库,查询玉屏风散的化学成分和作用靶点,查询Genecards、OMIM、DisGeNET、Drugbank等疾病数据库,以"non-small cell lung cancer"为关键词搜索疾病相关靶点,选取与玉屏风散靶点的交集靶点作为研究靶点,采用Cytoscape 3.7.2软件构建活性成分-靶点网络图。利用STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用网络图,进一步通过拓扑参数筛选出治疗核心靶点,并进行GO分析和KEGG信号通路富集分析,最后加以分子对接验证。结果:筛选得到玉屏风散37个活性成分,与疾病共同靶点146个,核心靶点44个。GO分析和KEGG分析表明核心靶点参与影响血管生成、细胞增殖等多种生物过程,作用于AGE-RAGE、IL-17、TNF、MAPK等多种信号通路,分子对接显示核心化合物与靶点具有良好的对接活性。结论:网络药理学分析显示玉屏风散治疗非小细胞肺癌涉及多靶点,多通路作用机制,药物与靶点具有良好的对接活性,可为后续试验研究提供理论依据。     

川芎-牛膝药对治疗膝骨关节炎的网络药理学探究

目的 运用网络药理学的研究方法分析川芎-牛膝药对治疗膝骨关节炎的作用机制.方法 筛选川芎-牛膝药对的主要活性化合物以及作用靶点,搜寻膝骨关节炎疾病靶点,获得疾病药物共同靶点并构建PPI网络,构建药对-活性成分-作用靶点-疾病作用网络,对该网络进行KE GG通路及GO生物过程分析.结果 川芎-牛膝药对当中所含有的槲皮素、...     

建立中医药网络心血管病学的思考

随着复杂网络理论研究的进展,对于复杂系统的认识和探索方法已经发生了革命性的变化。基于网络的方法应用在生物医学研究中,产生了网络生物学和网络药理学。心血管系统可以抽象为一个复杂网络,而心血管疾病则可以看作网络结构和功能的损伤所致。中医药治疗心血管疾病确有良好的临床疗效,而其相关机制至今仍未阐明。笔者提出在复杂网络理论、网络生物学和网络药理学指导下,应用网络的方法来研究中医药防治心血管疾病的机制,从而产生一门新的学科——中医药网络心血管病学。本文简单介绍了复杂网络理论、网络生物学和网络药理学,从网络的角度阐发了“病-证-方-药”相关的实质。将网络生物学用于分析心血管疾病和证候,网络药理学用于分析复方和中药,这种基于“网络一网络”的研究方法可以为阐明中医药机制提供新的视角。     

基于网络药理学和分子对接技术探讨续断促进骨折愈合的机制

目的 采用网络药理学以及分子对接技术分析续断促进骨折愈合的机制。方法 通过中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform, TCMSP)检索续断有效成分,设定口服药物生物利用度(oral drug bioavailability,OB)≥30%和类药性指数(drug like index, DL)≥0.18作为筛选标准,并获得续断有效活性成分的作用基因靶点。在TTD、OMIM、GeneCards、DrugBank、PharmGkb等数据库进行搜索,获取骨折的相关基因靶点。将续断作用靶点与骨折相关基因靶点进行匹配,获取交集得到主要靶点基因。通过EVenn将结果可视化。通过DAVID、STRING数据库等对主要靶点基因进行基因本体(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析以及构建蛋白相互作用网络。通过不同算法获得主要靶点基因中的关键基因。最后通过Pymol、Autoduck等软件进行分子对接,并计算最低结合能、结合位点以及确定定活性口袋。结果 通过TCMSP数据库筛选得到续断有效成分8个,作用靶点63个,删除重复靶点,最终得到作用靶点53个。通过TTD、OMIM、GeneCards、DrugBank、PharmGkb等数据库查询骨折相关作用靶点,得到5 115个相关靶点。通过匹配以及交集分析,获得续断促进骨折愈合的34个作用基因靶点。通过DAVID数据库,分析得到续断治疗骨折的作用基因靶点参与的生物学过程76个、细胞成分20个、分子功能20个。通过STRING数据库,构建续断治疗骨折的蛋白互作网络,共纳入34个基因,79个连接。平均degree参数为4.65。导入Cytoscape软件,通过计算degree以及betweenness,获取续断治疗骨折的关键基因为PTGS2、HSP90AA1、MAPK14。采用对子对接分析发现续断中生物利用度最优的有效成分(E,E)-3,5-Di-O-caffeoylquinic acid、Gentisin、Sylvestroside Ⅲ_qt与关键基因PTGS2、HSP90AA1、MAPK14最低结合能均小于0,并得到结合位点。结论 通过网络药理学及分子对接技术,阐明续断促进骨折愈合的可能的潜在靶点,预测了其发挥药理作用的有效成分以及关键基因。     

基于网络药理学与分子对接探究红景天苷治疗勃起功能障碍的作用机制

<正>红景天是景天属多年生草本植物的根茎,《晶珠本草》记载红景天根茎入药有清热解毒、扶正固本之功效,而红景天苷则是红景天中的主要活性成分,现代药理学研究表明其具有多种药理学活性,包括心血管系统及神经保护、抗炎、抗氧化、抗癌、     

网络药理学在中药研究中的应用进展

中药具有多成分、多靶点和整体作用的特点,网络药理学具有与中药作用类似的特点,选择网络药理学技术来研究中药的药效物质基础和作用分子机制成为一种趋势.网络药理学技术可以帮助研究人员聚焦所需要研究的蛋白、基因和通路,成为研究人员常用的筛选工具.主要介绍了网络药理学常用研究方法,常用数据库和工具,对网络药理学在中药药效物质基础...     

基于网络药理学的健脾祛痰和血方治疗冠心病的分子机制研究

[目的] 以网络药理学作为研究手段,研究健脾祛痰和血方治疗冠心病的作用靶点及信号通路,揭示健脾祛痰和血方治疗稳定型心绞痛的分子机制。[方法] 采用中药系统药理数据库和分析平台（TCMSP）、中医药信息数据库（TCMID）、中药潜在药物靶标数据库（TCM-PTD）检索该方剂对应的药物化合物,通过ChemMapper数据库预测药物靶点,通过TTD、disgenet、human phenotype ontology数据库进行检索,获得冠心病相关靶点,以venny图得到疾病及药物的共同靶点,应用功能蛋白结合网络string平台构建蛋白互作模型,采用cytoscape的cluego插件富集分析,得到该方剂治疗冠心病相关靶标基因及代谢通路。[结果] 获得药物靶点103个,疾病靶点980个,健脾祛痰和血方42个药物靶点与冠心病相关,通过筛选得到主要药物成分9个,最终预测到25个相关的信号通路,在此基础上构建了主要药物成分-病药共性靶点-信号通路共表达网络。[结论] 健脾祛痰和血方可能通过多靶点、多途径干预冠心病稳定型心绞痛,为后续基础及进一步临床研究提供思路和线索。     

基于网络药理学和分子对接技术探讨葛花-枳椇子治疗酒精性肝损伤的潜在作用机制

目的: 利用网络药理学和分子对接技术对葛花-枳椇子治疗酒精性肝损伤（ALI）的潜在作用机制进行研究。方法: 先利用中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）和Swiss数据库搜集与葛花、枳椇子药材相关的化学成分及作用靶点,并以口服利用度（OB）≥30%和类药性（DL）≥0.18对化合物进行筛选;同时,使用GeneCard、DrugBank数据库获取与ALI相关的靶点,借助韦恩图映射葛花-枳椇子治疗ALI的潜在作用靶点,再采用String数据库和Cytoscape软件构建蛋白-蛋白相互作用网络及“药材-潜在活性成分-作用靶点”相互作用网络;接着在DAVID和Reactome数据库中对潜在作用靶点进行基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析;最后,使用AutoDock Vina软件将潜在活性成分与核心靶点进行分子对接验证。结果: 在葛花-枳椇子中,共筛选出21个与疾病相关的潜在活性成分和431个潜在作用靶点,涉及蛋白结合、ATP结合等273种生物功能及磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B（PI3K-Akt）信号通路、TNF信号通路等90条KEGG代谢通路和信号转导、免疫系统等362条Reactome通路。分子对接结果显示,21个潜在活性成分与核心靶点蛋白激酶B（Akt）1、肿瘤蛋白p53（TP53）、IL-6均有较好的亲和力。结论: 本研究结果揭示了葛花-枳椇子治疗ALI的多成分、多靶点、多途径的作用特点,并预测了可能的药效物质、关键靶点和作用通路,为其新药开发和作用机制研究提供了理论基础。     

Network Pharmacology in Research of Chinese Medicine Formula: Methodology, Application and Prospective

Chinese medicine (CM) is usually prescribed as CM formula to treat disease. The lack of effective research approach makes it difficult to elucidate the molecular mechanisms of CM formula owing to its complicated chemical compounds. Network pharmacology is increasingly applied in CM formula research in recent years, which is identified suitable for the study of CM formula. In this review, we summarized the methodology of network pharmacology, including network construction, network analysis and network verification. The aim of constructing a network is to achieve the interaction between the bioactive compounds and targets and the interaction between various targets, and then find out and validate the key nodes via network analysis and network verification. Besides, we reviewed the application in CM formula research, mainly including targets discovery, bioactive compounds screening, toxicity evaluation, mechanism research and quality control research. Finally, we proposed prospective in the future and limitations of network pharmacology, expecting to provide new strategy and thinking on study for CM formula.