基于计算的中药靶点预测研究探讨与实验分析

鉴于药物微观作用具有的基本网络调控特性,网络药理学已经成为药物机理研究和新药研发的新思路。本文从计算方法的角度对网络药理学的核心研究内容之一：药物靶点关系及其预测的分析方法进行综述,在此基础上,总结了近年来药物靶点预测分析方法所遵循的一般原理和步骤。鉴于中药成分的多样性、药物的整体调控能力和高质量药理数据的缺乏等问题,中药面向靶点网络的调控机理研究具有更大难度。因此,本文还探讨了中药药物靶点预测分析研究的主要难点与研究趋势。最后,结合实际整合后的中药网络数据、化学结构相似性计算和链接预测方法,应用一种基于复杂网络的中药靶点预测分析方法进行了示范实验研究,并探讨中药靶点预测分析的重点研究方向。     

基于网络药理学的黄连解毒汤治疗脑胶质细胞瘤的分子机制预测

目的:采用网络药理学方法和生物信息学理论,挖掘黄连解毒汤有效成分,预测黄连解毒汤作用靶点,探求作用机制,从系统生物整体的角度为临床治疗及进一步的试验提供数据支持,并指导下一步的实验。方法:使用中药系统药理学数据库和分析平台(TCMSP)筛选黄连解毒汤有效成分群,通过构建相关网络及分析其特征明确潜在分子成分和靶点,结合疾病靶点绘制药物入血活性成分及疾病靶点PPI网络,寻找交集、发现关键靶点并进行富集分析。结果:通过TCMSP检索共发现黄连解毒汤相应成分168个,根据OB值和DL值筛选出入血活性成分60个,在此基础上获得147个预测靶点及379个关键基因;根据GO分析结果可知,黄连解毒汤作用于该疾病主要涉及细胞内通路、免疫和炎症相关通路、癌症信号通路等大量通路。结论:基于网络药理学的活性成分筛选和靶点预测具有一定的准确性,为研究黄连解毒汤多成分、多靶点与多种疾病间复杂的网络关系提供了新的研究思路。     

网络药理学在中药研究中的应用进展

中药因其多成分多靶点的协同作用使其药理机制研究复杂而又困难,当前的单一靶点、单一成分的药物研发思路不能满足中药的研发需求。随着生物信息学和系统生物学的不断进展,网络药理学以其整体性的思维方式和强大的预测能力在中药研究中被广泛应用。网络药理学通过利用相关数据库和算法进行数据挖掘,使用可视化软件建立"药物-靶标-疾病"网络,通过分析,可以验证中药活性成分,对各组分间的相互作用进行分析,预测药物作用靶点,发现新的适应证并减少毒副反应。综述网络药理学的研究思路及当前的应用现状,以期为中药现代化和新药研发提供理论依据。     

基于网络药理学探究半夏-陈皮-石菖蒲治疗缺血性卒中的机制

目的：基于网络药理学的方法探讨半夏-陈皮-石菖蒲治疗缺血性卒中病的有效成分、靶点、网络通路以及潜在的分子机制。方法：引用中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）,将半夏-陈皮-石菖蒲药组的有效成分进行靶点预测,并在数据库内取得2D结构图,导进Phrammarpper数据库内获得半夏-陈皮-石菖蒲成分靶点。通过PharmGKb、GeneCard、DrugBank、Therapeutic Target Database四个数据库预测疾病的靶点。利用Venny 2.1制作韦恩图取得药物与疾病交集靶点。在STRING数据库内构建蛋白质-蛋白质相互作用网络。利用R语言和Cytoscape软件中CytoNCA APP取得核心靶点。通过R语言的BiocManager包和OrgDb包等和R Studio软件进行京都基因与基因组百科全书（KEGG）和基因本体论（GO）富集分析。利用Cytoscape软件,构成“药物-成分-靶点-通路”网络关系图。使用Autodock vina 1.1.2将半夏-陈皮-石菖蒲的核心成分与核心靶点进行分子对接。结果：获得药物的核心成分7个,分别为异戊烯基山柰酚、冈多酸、...     

“半夏-黄连”药对防治化疗相关性腹泻的网络药理学研究

目的 运用网络药理学方法探寻“半夏-黄连”药对防治化疗相关性腹泻（CID）的作用机制。方法 利用中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP,https：//tcmspw.com/tcmsp.php）、中医药百科全书数据库（ETCM,http：//www.tcmip.cn/ETCM/）检索药物主要有效成分并筛选药物相关靶点，通过GeneCards数据库（https：//www.genecards.org/）收集CID相关疾病基因，并将药物靶点与疾病基因进行韦恩分析得出交集基因靶点，在DAVID数据库（https：//david.ncifcrf.gov/）和KEGGMapper数据库（https：//www.genome.jp/kegg/mapper/color.html）进行富集分析，通过Cytoscape软件构建“中药-有效成分-靶点-通路”的多层次网络，筛选出核心基因。结果 半夏-黄连药对主要有效成分39个，包含269个靶点。CID基因靶点有603个，其中117个是半夏-黄连药对治疗CID的潜在靶点。通过GO功能分析和KEGG通路富集分析发现半夏-黄连药对治疗CID是通过IL-17、...     

基于网络药理学的内异止痛方治疗子宫内膜异位症作用机制研究

目的 运用网络药理学研究方法筛选中药复方内异止痛方主要有效成分，并预测复方有效成分治疗子宫内膜异位症(EMs)的相关靶点，初步探讨“有效成分-靶点-通路”效应模型治疗EMs的作用机制。方法 运用中药系统药理学数据库和分析平台(TCMSP)检索中药复方内异止痛方药物化学成分，根据生物利用度(OB)和类药性(DL)2个药动学参数筛选复方中有效活性成分及对应靶点；将关键词“EMs形成”录入Genecard数据库(www.genecards.org)和OMIM数据库(www.omim.org)收集疾病相关基因，并将药物与疾病靶基因取交集，利用Cytoscape构建化合物-靶点-疾病网络。将上述所获得的交集基因信息导入在线STRING软件(http://string-db.org)数据库中，利用插件CentiScape得出核心基因，进行基因本体(GO)富集分析及京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。结果 内异止痛方中满足生物活性的候选化学成分有221个，搜集到与疾病相关基因1388个，药物与疾病交集基因有61个。常春藤皂甙、反式性腺酸、β-谷甾醇、芒柄花黄素、豆甾醇、芍药甙、丁子香酚...     

基于网络药理学探讨三子养亲汤治疗慢性阻塞性肺疾病的作用机制

目的：基于网络药理学的方法研究三子养亲汤治疗慢性阻塞性肺疾病的作用机制。方法：首先,通过中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）检索三子养亲汤的化学成分,设置口服生物利用度≥30%、类药性≥0.18,筛选出药物的有效成分,并筛选出三子养亲汤的有效成分靶点;然后通过Gene Cards、OMIM、Drug Bank数据库收集疾病相关靶点,并与药物靶点取交集,将交集基因导入Cytoscape软件得到药物-疾病-靶点网络图;接着将交集基因导入STRING数据库,得到蛋白质-蛋白质相关作用网络关系,将数据导入Cytoscape软件,利用Cyto NCA插件筛选核心基因;最后对交集基因做基因本体论（GO）功能富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。结果：共筛选出三子养亲汤的有效成分17个,其中紫苏子14个、莱菔子2个、白芥子1个,有效成分靶点128个。慢性阻塞性肺疾病相关基因共7 007种,与药物的交集靶点共116个,通过蛋白质-蛋白质相互作用网络分析发现雌激素受体1(Estrogen Receptor 1,ESR1)、JUN原癌基因（Jun Proto-Oncogene...     

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。     

基于文献与网络药理学分析黄芪-地黄在气阴两虚糖证尿病中的作用机制

目的：通过数据挖掘和网络药理学的方法探讨治疗2型糖尿病气阴两虚证型的方剂，并筛选出关键药物，运用网络药理学的方法分析其作用机制。方法：使用专业检索式在知网和万方数据库中检索符合条件的治疗2型糖尿病气阴两虚证型的文献并提取方剂，使用中医传承计算平台（TCMSP）对方剂中的药物进行分析。筛选出关键药对黄芪-地黄后，通过TCMSP平台搜寻黄芪成分，文献收集地黄有效成分，并运用Pubchem数据获得地黄成分，SMILES导入到结构相似度预测靶点数据库Swiss Target Prediction预测靶点。并通过herb平台补充地黄有效靶点。运用Cytoscape 3.8.2软件进行网络拓扑学分析，构造“中药-成分-靶点”的网络图。运用GeneCards、OMIM平台获取疾病相关靶点，使用“VLOOKUP”函数匹配靶点基因名，筛选药物和疾病交集基因。应用Venny软件获取中药活性化合物作用靶点与糖尿病的交集靶点，通过String平台构建交集靶点之间蛋白互作关系。通过Metascape平台进行GO功能和KEGG通路富集分析。用AutoDock软件通过分子对接验证活性成分与核心靶点的结合能力。结果：...     

基于网络药理学对人参抗脓毒症效应的分子机制研究

目的:基于网络药理学方法研究人参抗脓毒症的分子机制,为新药研发及中药人参的拓展应用提供理论依据.方法:通过中药系统药理数据库及分析平台(TCMSP)获取人参的有效成分及有效成分作用靶点;通过GeneCards、DrugBank和OMIM数据库预测脓毒症相关靶点,并运用Uniprot数据库规范靶点的基因名称,利用STRI...     

高通量技术与网络药理学在中药活性成分筛选中的应用

目的:解决中药活性成分筛选的技术瓶颈。方法:根据实验室前期研究结果和相关文献,分析了有关通量研究技术,总结了课题组在网络药理学的指导下利用通量技术筛选中药活性成分。结果:快速制备、高通量筛选、高通量生物芯片技术以及组合药靶网络对于中药活性成分筛选、毒性成分排除、药物分子机制研究均有重要价值,是中药现代化及网络药理学研究的关键技术。结论:高通量技术与网络药理学相结合可提高中药活性成分筛选的效率。     

Prediction of quality markers of traditional Chinese medicines based on network pharmacology

Network pharmacology is a powerful tool to reflect the pharmacologically active effects, mechanism of action and toxic activity of traditional Chinese medicines (TCMs). The ingredients of TCMs, associated with quality control of TCM products, are those fundamental chemicals that exhibit biological activities. A great amount of effort has been made by scientists in that field in order to improve the quality of TCMs, though the approaches to determine their quality and the TCM theory and compatibility rules remain ambiguous. Now some methods and technologies must be applied to predict and explore the quality marker (Q-marker) for quality control, as well as to clarify the factors affecting the quality of TCM, which may give new insight into rational ground of establishment of appropriate quality control and assessment system. In this review paper, authors focus on the prediction of quality markers of TCMs by network pharmacology based on three aspects: (1) from network medicine to network pharmacology, (2) complex network system of traditional Chinese medicine, and (3) predicting TCM quality markers based on network pharmacology. Authors proposed the research pattern on network pharmacology based on biological and medical networks, and further TCM network pharmacology based on substantial basis of TCM formulae, and the idea of “effect-ingredient-target-fingerprint” to predict and recognize the TCM Q-marker was the ultimate goal. In addition, authors yet noted how to make full use of the advantages of network toxicology to provide new ideas for the toxicity study of complex TCM systems and the prediction of TCM toxicity markers.     

Network Pharmacology-based Approaches Capture Essence of Chinese Herbal Medicines

Traditional Chinese Medicine (TCM), a crucial component of the current medical system, has been extensively used in clinical practice due to its valuable therapeutic efficacy, and its potentials as an important source of new pharmacophores. TCM is characterized by holistic theory, which emphasizes maintaining the balance of the patient’s whole body using herbal formulae (fangji in Chinese) composed of mixtures of herbs with multiple bioactive ingredients. Because of the complex nature of these formulae, it is necessary to develop systematic methods to identify their bioactive ingredients and to clarify their mechanisms of action. With the rapid progress in bioinformatics, systems biology, and polypharmacology, “network pharmacology”, which shifts the “one target, one drug” paradigm to the “network target, multi-component” strategy, has attracted the attention because it can not only reveal the underlying complex interactions between a herbal formula and cellular proteins but detect the influence of their interactions on the function and behavior of the system. Growing evidence shows that the network pharmacology strategy can be a powerful approach to modern research on TCM. The present paper focuses on the basis of network pharmacology and the recent progress in its methodology, illustrates its utility in screening bioactive ingredients and elucidating the mechanisms of action of TCM herbal formulae, analyzes its limitations and problems, and discusses its development direction and application prospects.     

基于体内ADME过程和网络药理学的中药现代研究思路

网络药理学应用到中药研究中,有利于阐释中药药效物质基础和作用机制,提高中药新药的研发水平,但是,鉴于中药有效物质的复杂性特点,进行体内过程分析,明确进入体内的成分,是将网络药理学应用于中药研究的前提。为此,提出体内ADME过程与网络药理学相结合的中药现代研究思路。     

血清药理学研究概要

中药复方复杂多样,在研究其药理机制过程中暴露出许多问题,在此基础上产生了中药血清药理学。血清药理学是指用含有药物成分的血清施加于体外实验反应体系的一种半体内实验方法,目前正趋于成熟,并广泛应用于对中药复方药理作用和作用机理的研究。中国血清药理学起步晚,缺乏经验,中药血清药理学作为一种新的药理实验方法,在药理机制研究中的应用有待规范化。本文就中药血清药理学的一般方法、研究应用现状、优势和不足,结合笔者在实验中的经验做一概述。     

基于网络药理学探讨清肺化痰方改善慢性阻塞性肺疾病的作用机制

目的:通过网络药理学及分子对接技术探究清肺化痰方改善慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)气道黏液高分泌的有效成分和潜在分子机制。方法:首先使用中药系统药理学分析平台(TCMSP)收集清肺化痰方的活性成分和潜在靶点,利用GeneGards等多个数据库筛选AECOPD气道黏液高分泌的疾病靶点;然后将疾病靶点与药物预测靶点取交集,借助Cytoscape3.7.2软件构建交集靶点网络以及蛋白质-蛋白质相互作用网络,利用DAVID进行GO和KEGG富集分析。最后,将药物活性成分与疾病靶点进行分子对接。结果:清肺化痰方中54个有效活性成分可通过67个潜在靶标改善AECOPD的气道黏液高分泌,涉及TNF信号通路、IL-17、PI3K-Akt等相关信号通路。槲皮素、木犀草苷、β-谷甾醇等成分与AKT1、IL6、EGF等靶标蛋白结合稳定。结论:初步揭示清肺化痰方可直接改善AECOPD气道黏液高分泌,以及其多靶点、多通路的潜在作用机制,为后续研究提供思路。     

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。     

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。     

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...