中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究是中醫(yī)學(xué)界現(xiàn)在一個繞不開的話題,中醫(yī)治療講究整體觀念,辨證辨病論治,而中藥的成分復(fù)雜多樣,再加上變化萬千的組方形成的復(fù)方就更加復(fù)雜,建立能反映中醫(yī)藥整體特色的研究新策略和新方法成為中醫(yī)藥現(xiàn)代化的當(dāng)務(wù)之急。由此,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)應(yīng)運而生,近年來,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與中醫(yī)藥研究取得了快速的發(fā)展,吸引了諸多關(guān)注。
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是基于系統(tǒng)生物學(xué)理論和生物系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析來設(shè)計藥物的一門新興學(xué)科。它綜合探索藥物對疾病網(wǎng)絡(luò)的干預(yù)和影響,揭示多分子藥物協(xié)同治療疾病的奧秘。這些概念反映了多組分、多靶點和系統(tǒng)調(diào)控的思想,與中醫(yī)辨證論治的研究思路有許多相似之處,強調(diào)對病因病機的全面認(rèn)識。
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究主要由網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)分析和實驗驗證三方面構(gòu)成,即先利用公共數(shù)據(jù)庫和文獻(xiàn),結(jié)合高通量組學(xué)技術(shù)和生物信息學(xué)技術(shù),篩選出已知藥物成分的靶點信息和特定疾病的靶點信息;然后采用網(wǎng)絡(luò)可視化工具構(gòu)建“基因-藥物-靶點-疾病”多維生物網(wǎng)絡(luò)模型,通過對網(wǎng)絡(luò)中特定信號節(jié)點在細(xì)胞、分子以及生物整體水平上的多層次分析,找出關(guān)鍵節(jié)點,并從整體生物網(wǎng)絡(luò)平衡角度發(fā)現(xiàn)目標(biāo)藥物對“致病網(wǎng)絡(luò)”的干擾作用機制,進(jìn)而預(yù)測已知藥物防治疾病的藥效活性成分、作用靶點及可能參與調(diào)控的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、潛在藥理學(xué)機制和方劑配伍規(guī)律;最后進(jìn)行動物或細(xì)胞水平等的驗證,揭示藥物防治疾病的現(xiàn)代藥理學(xué)機制,并探究藥物所能干預(yù)的新的適應(yīng)癥。
助力揭示古方奧妙
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究四君子湯治療胃癌前病變的機制
四君子湯是如何起作用的呢?因為化合物眾多,靶點復(fù)雜,使得探索作用機制的過程十分困難。近年來網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)已成為一種中草藥研究的流行方法,是我們探索此類問題的有益方法。
方法:運用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析四君子湯治療胃癌前病變的活性成分、藥物作用靶點及作用通路。通過 TCMSP數(shù)據(jù)篩選四君子湯的活性成分及潛在靶點;通過GeneCards數(shù)據(jù)庫篩選胃癌前病變的疾病靶點。進(jìn)而對這些靶點進(jìn)行GO富集和KEGG通路富集分析,從而揭示四君子湯治療胃癌前病變的作用機制。
結(jié)果:四君子湯含有111個活性成分,對應(yīng)胃癌前病變 90 個靶點。涉及654條GO生物過程與21條信號通路。進(jìn)而構(gòu)建出成分-靶點網(wǎng)絡(luò)、靶點-通路網(wǎng)絡(luò)及胃癌前病變整合通路,分析結(jié)果顯示四君子湯主要通過干預(yù)胃黏膜炎癥、細(xì)胞凋亡和增殖過程發(fā)揮治療作用。
防己黃芪湯治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的作用機理分析
《金匱要略·痙濕暍病脈證并治》:“風(fēng)濕,脈浮身重,汗出惡風(fēng)者,防己黃芪湯主之?!?span style="border: 0px none currentcolor; border-image-outset: 0; border-image-repeat: stretch; border-image-slice: 100%; border-image-source: none; border-image-width: 1; margin: 0px; padding: 0px;">防己黃芪湯現(xiàn)在經(jīng)常被用作治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。那么它的藥理學(xué)機理到底是怎樣的呢?
方法: 通過中藥系統(tǒng)藥理學(xué)分析平臺(TCMSP)檢索中藥的化學(xué)成分和作用靶點,并于 UniProtKB 網(wǎng)絡(luò)平臺獲取每種靶蛋白的基因名。
通過 CTD 數(shù)據(jù)庫查詢類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的疾病靶點。在 STRING 數(shù)據(jù)庫中構(gòu)建蛋白-蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)(PPI),在 Cytoscape 中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)可視化分析。通過 DAVID 數(shù)據(jù)平臺對關(guān)鍵靶蛋白進(jìn)行基因本體論(GO)分析,基因組百科全書(KEGG)富集通路分析。
結(jié)果: 從 TCMSP 數(shù)據(jù)庫中共篩選得到 472 個藥物有效成分,從 CTD 數(shù)據(jù)庫中篩選出 75 個疾病靶點。化合物-靶點網(wǎng)絡(luò)圖中包含 98 個進(jìn)一步篩選出的藥物有效成分和相應(yīng)的 75 個靶點,關(guān)鍵化合物有槲皮素、山柰酚等,關(guān)鍵靶點為 PTGS2 和 NOS2 等。PPI 網(wǎng)絡(luò)包括 75 個蛋白,關(guān)鍵蛋白為 37 個,涉及 TP53, JUN, IL6等。GO 條目 260 個,生物功能條目最多,共 246 個。KEGG 通路共 55 條,主要涉及腫瘤信號通路,Toll 樣受體信號通路,NOD 樣受體信號通路。
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究方法目前廣泛應(yīng)用于中醫(yī)藥領(lǐng)域, 為中藥預(yù)測提供了科學(xué)的技術(shù)和理論,為復(fù)雜的中藥體系的研究提供了思路。不僅為提高中藥的安全性和合理用藥提供技術(shù)支持,也必將推進(jìn)中藥現(xiàn)代化的進(jìn)程。
針對中藥復(fù)方的現(xiàn)代化研究,普略醫(yī)學(xué)總結(jié)了一套兼具創(chuàng)新性和可行性的研究思路:
首先利用疾病動物模型進(jìn)行藥物干預(yù),通過效果相關(guān)指標(biāo)檢測,確定療效;其次結(jié)合基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的compound-target-pathway預(yù)測,利用代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)及三組學(xué)聯(lián)合分析進(jìn)行復(fù)方藥物干預(yù)機制研究;然后利用細(xì)胞和動物模型,通過PCR、WB、IHC、免疫熒光、免疫共沉淀、質(zhì)譜、電鏡等檢測手段進(jìn)行具體通路分子和相關(guān)指標(biāo)的檢測和驗證;最后利用高效液相色譜技術(shù)進(jìn)行復(fù)方組分分離,利用質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合疾病模型驗證進(jìn)行有效組分分析和單體鑒定。