基于TCMIP V2.0探析新型冠状病毒肺炎全病程中医证候和推荐方剂的科学内涵

新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)自首次确诊以来,引起了全社会的高度关注,中医药针对COVID-19肺炎发病全过程治疗的参与度高,临床疗效确切。中医药以整体观念和辨证论治为理论和思维特色,证候是中医药理论的核心,该研究以"症状"为切入点,运用中药整合药理学网络计算平台2.0(TCMIP V2.0,http://www.tcmip.cn/),构建COVID-19肺炎初期(寒湿郁肺证)、重症期(疫毒闭肺证)、危重期(内闭外脱证)、恢复期(肺脾气虚证)4个时期代表证候和代表方剂的分子网络,探析COVID-19肺炎各阶段证候的生物学基础及推荐方剂对证治疗的分子机制。结果显示,"免疫-炎症"相关分子可能贯穿COVID-19肺炎发病和进展全过程,在重症期和危重期患者炎症分子网络占比明显加大,该时期可能存在细胞因子风暴,同时出现呼吸障碍、心肺功能失调、神经系统紊乱等多脏器分子网络失衡。推荐方剂具有潜在的增强机体免疫功能、减轻炎症反应、加强营养物质吸收代谢、调节能量代谢、缓解心肺功能异常、调节神经系统功能等多方面作用,推测对呼吸困难、胸闷气促、腹胀便秘、汗出肢冷、神昏、烦躁等症状具有较好的改善作用,体现了"多成分、多靶标、多通路、多效应"的整合干预特点。该研究系统构建COVID-19发病4个阶段证候的分子网络,体现"对证"和"对症"治疗的中医优势和特色,对于揭示推荐方剂作用原理和科学内涵有所帮助,以期对中医药防治COVID-19提供参考。     

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。     

论建立基于网络生物学的现代中药创制方法学

简要介绍网络生物学及网络药理学的概念与研究方法,进而提出建立基于网络生物学的现代中药创制方法学,并构思了网络中药药理学,最后对其在中医药现代化研究中的应用前景作了展望.     

组分结构中药与网络药理学:病理机制网络的系统整体调控

疾病的发生发展是多种因素参与的生物网络变化的结果。药物干预的本质是将这种病理变化调控至正常范围。中药的优势在于通过多靶点、多层次、多途径地整体和系统性调控这种生物网络病理改变。组分结构中药为这种调控提供了可控、精确的"物"的基础,又通过网络药理学调控阐明"理"的本质。组分结构中药与网络药理学的密切结合为创新中药提供了一种新的研究策略,改变了传统用药的"一个药物、一个基因、一种疾病"的模式,体现疾病发生发展的整体特点,也充分体现中医药防病治病的内涵本质。该研究系统探讨了组分结构中药与网络药理学的结合本质、特点以及研究策略,从改善或恢复生物网络平衡的整体观角度来认识组分结构中药与机体的相互作用,成为揭示组分结构中药调控疾病生物网络机制的有效措施,也为进一步科学的研究创新组分结构中药提供新的思路和方法。     

网络药理学技术工具:网络可视化及网络分析

网络药理学已经成为当前中医药研究的学科前沿.本文从网络药理学研究的一般流程人手,着重介绍网络药理学研究中的可视化和网络分析两大模块的基本概念和Cytoscape等常用工具.     

《网络药理学评价方法指南》解读

网络药理学是从生物网络的整体角度阐释疾病机制和药物作用机制的一门新兴学科。其研究理念契合了中医药学的整体论思想,中医药领域也率先提出了网络药理学的核心理论——"网络靶标"理论。随着生物医药"大数据"、人工智能时代的到来,网络药理学成为信息科学与医学生命科学交叉创新的一个重要突破口,也成为医药研究从还原论迈向系统论的一个重要标志。目前,网络药理学的理论分析、算法开发等方面得到长足的进步,在传统医学与现代医学领域,特别是中医药学领域,应用日益广泛。但是,由于缺乏规范的技术引领,网络药理学的发展仍面临着诸多挑战,特别在研究的可靠性、规范性以及可验证性等方面还存在很多不足。为了进一步规范和引导网络药理学的研究,近期世界中医药学会联合会发布了国际上第一个专门用于网络药理学评价的标准——《网络药理学评价方法指南》。针对该指南内容,通过分析网络药理学研究过程中的关键影响因素,重点解读该指南相关技术要求的选择策略及其适用性,为从事网络药理学研究或审评人员更好地使用该指南提供参考,以期促进网络药理学研究的良性发展。     

中药及复方功效的网络药理学研究与思考

中药及复方的功效基于实践而来，是方药临床作用特点和范围的高度概括及对人体医疗作用在中医学范畴内的特殊表达形式。网络药理学作为一种基于系统生物学理论以对生物系统多层次分析的交叉学科，已成为中医药研究中常用的虚拟筛选手段，在大数据与人工智能的推动下逐渐发展完善。现代医学背景下，方药功效的概念模糊、缺少科学论证。如何阐释中药功效内涵，指导中医理论研究成为目前中医药研究的热点与难点之一。该文从现代医学对功效的认识出发，探究使用网络药理学的分析方法进行功效研究的可行性，并结合过去功效相关的网络药理学研究结果探究其是否能代表方药功效的部分作用。汇总了现有功效研究适用平台与算法，从功效概念体现、靶点筛选、结果验证、功效网络的构建及避免网络药理学研究结果同质化等方面提出与讨论该领域研究思路及存在问题，同时展望未来的发展方向，旨在为深入探究中药及复方功效的现代生物学基础，为中医药临床应用及中医理论研究提供参考。     

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。     

中医药计算系统生物学与寒热证候研究

中医学是传统的系统生物医学, 只有在系统层面上研究传统中医药, 才能更为合理地使之得到继承、阐释与发扬。本文阐述了项目组开展的“中医药计算系统生物学”研究内容, 发现基于生物网络及其调控, 可以较为有效地理解中医证候宏观与微观特征、方剂多靶点整合调节作用等重要问题,表明中医药计算系统生物学可望成为符合中医特色, 又与当今科学前沿协调发展的中医药现代研究方法。     

中医药计算系统生物学与寒热证候研究

中医学是传统的系统生物医学,只有在系统层面上研究传统中医药,才能更为合理地使之得到继承、阐释与发扬。本文阐述了项目组开展的“中医药计算系统生物学”研究内容,发现基于生物网络及其调控,可以较为有效地理解中医证候宏观与微观特征、方剂多靶点整合调节作用等重要问题,表明中医药计算系统生物学可望成为符合中医特色,又与当今科学前沿协调发展的中医药现代研究方法。     

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.     

网络药理学在中药领域的研究进展及面临的挑战

中医药学强调事物本身的统一性、完整性和联系性,是以"整体观念"和"辨证论治"为指导理论,并以"同病异治"和"异病同治"为原则进行临床治疗的一门学科。而网络药理学是从整体上探索药物与疾病的相关性,其整体性、系统性和注重药物与靶点间相互作用的特点与中医药学的基本特点相吻合,是一门从系统层面揭示中药对机体网络调控作用的新兴学科。网络药理学利用计算机模拟和各种数据库筛选药物分子作用靶点,预测其信号通路和作用机制,采用相关软件进行化合物-靶标-通路网络可视化,经过拓扑参数分析筛选关键节点。为新药研发节约了成本经费,可在一定程度上解决传统中药研究中"单一成分-单一靶点-单一途径"的局限性。对网络药理学的研究思维方法、创新点,在国内外中药领域的应用和面临的挑战进行概述,以期完善网络药理学在中医药领域的应用,为中医药学研究提供新方向。     

药物靶标预测技术在中药网络药理学中的应用

近年来,随着网络药理学逐渐兴起,特别是"网络靶标"概念的提出,引发了中医药新的研究热潮。其所强调的整体性与系统性和中医药理论不谋而合,能够很好的解释中医药的深刻内涵,包括中药作用机制解释,药效物质的寻找,君臣佐使配伍机制阐释等,更加适合中医药的学术特点和实际。而如何高效快速地识别大量的药物与靶标蛋白间的相互作用则成为中药网络药理学研究中的一个关键问题。药物-靶标相互预测技术作为一种高效而高通量的手段,能够减少成本,快速预测成分靶标,为中药网络药理学的应用奠定基础。事实上,针对庞大的化合物和靶标数据库,不同的预测方法和技术都被开发出来,并用于预测药物和靶标的关系,且已经有许多虚拟筛选技术成功的应用于网络药理学中。根据预测原理的不同,药物-靶标相互预测技术和策略大致可以分为4类,即基于配体的预测方法,基于靶标的预测方法,机器学习方法和组合应用的预测方法。该文就药物靶标预测方法及其在中药网络药理学的应用现状进行较系统的阐述,希望能够为广大中药研究者提供有益的参考和借鉴。     

基于中医主治关联的中药饮片网络药理学研究

目的:以网络药理学:方法理念构建中药饮片网络,研究和诠释饮片的主治、功能与归经等属性间相互关系.方法:根据《中国药典》2010年版一部所载646种中药饮片的相关信息,采用文本挖掘法将饮片主治信息梳理归类;以主治来关联各味饮片.建立饮片网络模型;再对网络进行分析和诠释.结果:针对药典所载饮片,梳理归纳出 3 016对饮片-主治关联,据此建立饮片网络,表达了646味饮片的主治与功能间复杂网状关系;通过网络分析获知了药典未明确记载的某些饮片功能信息,且能反映饮片的归经属性.结论:本文方法可用于研究和诠释饮片主治、功能与口经等属性间相互关系.     

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.     

中药网络药理学研究中存在的问题与发展展望

网络药理学近年来已成为中药研究的热门工具,其系统性和整体性特点为复杂中药体系的研究提供了新思路,被广泛用于筛选中药有效成分、阐释作用机制和揭示方剂配伍原理等,为中药合理用药提供技术支持,促进中药现代化进展。通过对中药网络药理学研究现状进行梳理分析,指出中药网络药理学研究中存在的问题和面临的挑战,同时对中药网络药理学的发展方向进行了展望。将网络药理学应用于中医药研究时必须要注重中药自身的特点,开发出适合中医药体系研究的网络药理学方法。     

系统药理学Ⅲ：在诠释中医药整体作用机制中的应用进展

整体医学是一个跨学科的研究领域,其整合了所有类型的生物信息(蛋白质、小分子、组织、器官、外部环境信号等),从而为医疗保健和疾病治疗提供可预测和可操作的模型。尽管这门学科具有全球性和综合性的特点,但阐明整体医学机制的科学证据仍较为匮乏。作为一门基于经典药理学、计算机技术、生物信息学、网络药理学等多学科技术交叉、融合而发展起来的新兴学科,系统药理学从分子、细胞、器官、网络等多个水平系统地研究了药物与人体之间的相互作用以及其规律和本质,其自2011年诞生以来,已被广泛应用于整体医学推广、复方解析、新药开发和中医基础理论阐释等领域。该文详细介绍了中药系统药理学的研究思路,并通过梳理系统药理学在中药多成分、多靶点、多通路、多功能以及中药配伍等方面的研究,来诠释整体医学领域整体治疗复杂疾病的作用机制,以期为整体医学的现代化研究提供新方法与新思路。     

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.