基于靶點網絡的中藥復方協(xié)同整合作用機制研究.pdf

1、中藥是祖國醫(yī)藥寶庫的重要組成部分，其治療疾病的系統(tǒng)觀和整體觀被科學界日益重視。系統(tǒng)闡明中藥整體性作用機制對促進中醫(yī)藥現(xiàn)代化和現(xiàn)代醫(yī)藥發(fā)展有著重要的意義。中藥發(fā)揮整體性藥效的微觀體現(xiàn)是中藥多成分作用于多個靶點形成復雜網絡，并在不同的通路以及功能模塊中產生協(xié)同性、整合性作用。揭示這一問題的科學本質已成為當今中醫(yī)藥學研究的迫切任務。為此，本研究從中藥復方的作用靶點出發(fā)，從靶點的協(xié)同整合作用角度，開展復方整體性作用機制研究。主要包括:結合計算機

2、技術和生物大數(shù)據(jù)，開發(fā)一個符合中藥特點的直接靶點預測算法，以此發(fā)現(xiàn)中藥復方作用靶點;基于上述靶點預測方法，從靶點的作用通路和功能角度闡明復方的多通路、多層次協(xié)同整合作用;此外，還在更高尺度的蛋白互作網絡上探索了復方靶點網絡的功能模塊及其對疾病的多環(huán)節(jié)調節(jié)作用機制。具體內容包括:
　　(1)為了識別中藥復方的直接作用靶點，本研究基于大規(guī)模的配體-靶點真實結合數(shù)據(jù)，提出“配體群系綜特征能反映其直接靶點的結合信息”的假設，構建了加權系綜

3、相似度算法(WES)來預測藥物的直接靶點。WES算法的操作流程如下:a）通過不同數(shù)據(jù)源的檢索，構建了98327個配體-靶點直接結合數(shù)據(jù)集;b）在系綜框架下鑒定與藥理學性質高度相關的關鍵配體結構參數(shù);c）通過整體相似度（系綜相似度）而非單個配體的相似度來判斷一個藥物能否與某一靶點結合;d）運用貝葉斯網絡和多維核將標準化的系綜相似度整合起來做出理論預測。WES模型外部測試和實驗評價均有較高的準確率，分別為70％和71％。這些結果表明WES方

4、法為藥物重定位和藥物開發(fā)提供了一個可靠的生物信息學模型。
　　(2)基于上述靶點預測方法，為從靶點的作用通路和功能角度闡明復方的多通路、多層次協(xié)同整合作用，本研究以黃芪梔子復方（黃芩、秦皮、梔子、大黃、牡丹皮、生地黃、訶子、石榴皮、厚樸和枳翹）為范例進行說明。主要結果如下:a）通過類藥性評價，獲取了復方的212個潛在活性成分;b）以潛在活性成分為探針，借助WES算法預測得到了這些化合物靶向的122個蛋白靶點，并且通過進一步的體外實

5、驗驗證了化合物和靶點的直接互作關系;c）化合物-靶點網絡和靶點-通路網絡關聯(lián)分析闡明了疾病宏觀表型與微觀分子（化合物、蛋白、通路）之間的復雜聯(lián)系，并篩選出了黃芩梔子復方靶點關聯(lián)的多條通路，如Toll-like受體信號通路和Jak-STAT信號通路;d）整合并分析靶點通路發(fā)現(xiàn)復方靶點的多條通路通過抑制炎癥、抗病毒感染和增強免疫協(xié)同發(fā)揮效果;e)復方靶點的分子功能、細胞組分及參與的生物學過程分析，揭示了復方的多層次調節(jié)作用。
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6、)此外，本研究以二陳湯為例，在更高尺度的蛋白互作網絡上探索了復方靶點網絡的功能模塊及其對疾病的多環(huán)節(jié)調節(jié)作用機制。主要內容包括:a）通過類藥性評價篩選出了二陳湯中的126個潛在活性成分;b）借助WES模型推斷化合物-靶點關聯(lián)，本研究獲取了該復方的448個靶點，直觀體現(xiàn)了化合物是如何靶向特定的靶蛋白并發(fā)揮作用從而形成復方靶點網絡的;c）整合靶點互作網絡和藥物靶點網絡，采用模塊化分析方法，鑒別了11個具有特定生物學功能的模塊，闡明了復方靶點

7、網絡中功能模塊協(xié)同調節(jié)機制。
　　綜上所述，本研究圍繞中藥復方靶點以及其作用網絡對中藥復方協(xié)同整合作用進行了研究。構建了一個符合中藥特點的直接靶點預測模型，該模型能夠快速有效的識別中藥復方的靶向蛋白，為中藥復方機制研究和新藥研發(fā)提供了新工具。在此基礎上，本研究以黃芪梔子復方和二陳湯為范例開展復方作用靶點預測和分析，分別從靶點的功能、作用通路和靶點網絡的功能模塊角度，闡明復方的多通路、多層次、多環(huán)節(jié)協(xié)同整合作用，為中醫(yī)藥整體機制認識