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复方中药网络药理学的研究进展

时间:2019-07-30 07:31来源:生信自学网 作者:乐伟 点击:
“网络药理学( network pharmacology)”的概念由英国邓迪大学药理学家Hopkins 在NatureBiotechnology 杂志中首次系统阐述,它是在组学和大数据高速发展的基础上,融合了系统生物学、生物信息学
复方中药网络药理学的研究进展
随着单靶点、高选择性的新药物在复杂疾病治疗上不断出现安全性低、有效性差等现象,人们开始意识到“一药,一靶,一病”还原论药物研发模式的局限性。复方中药有着“多成分、多途径、多靶点”协同作用的特点,使其在癌症、糖尿病、心脑血管疾病等复杂疾病的治疗上发挥着独特优势,但其药效质基础和作用机制不明确,中药材质量难以控制,很难从整体到细胞及分子水平进行系统全面的研究。
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2007 年,“网络药理学( network pharmacology)”的概念由英国邓迪大学药理学家Hopkins 在NatureBiotechnology 杂志中首次系统阐述,它是在组学和大数据高速发展的基础上,融合了系统生物学、生物信息学等多门新兴交叉学科,从改善或恢复生物网络平衡的角度来认识药物与机体之间的作用关系,对生物系统网络进行整体分析。本文将对中药复方研究现状、网络药理学概况进行概述,主要从药效物质基础、作用机制、新药研发、新适应症、中药配伍规律等方面介绍网络药理学在中药复方研究领域中的应用及存在的问题。
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1、复方中药与网络药理学结合研究的可行性
中药复方是指在整体观和辨证论治理论的指导下,根据病机和药性理论,按照君臣佐使、七情和合等配伍原则组成的具有特定主治功效的药方,其化学成分复杂,是通过多味中药与多个靶标的协同作用来发挥药效的。而网络药理学一方面其整体性、系统性的特点与中医药“整体观念”、“辨证论治”的理论一致; 另一方面,其研究模式由以往“单药物、单靶点”向“疾病-基因-靶点-药物”转变,与中药复方“多成分、多途径、多靶点”的协同作用特点有异曲同工之妙。从网络药理学角度分析,其机理可能正是由于通过配伍药物之间相互协作、药物及其配体之间相互作用这一复杂关系网中的节点相互制约,使中药复方能有效打击疾病相关节点,保护整体网络平衡。因此,将网络药理学应用于中药复方研究具有独特的优势。

2、网络药理学研究思路与常用数据库
2. 1 研究思路对网络药理学的研究通常是先整合筛选数据库中的现有数据,建立特定药物作用机制网络预测模型,再从生物网络平衡的角度解析药物发挥作用的药理机制。Gu 等提出一种基于网络的复方中药研究计算工作流程,先提取基础数据构建与疾病相关的生物网络,采用对接或分子动力学等方法量化化合物和蛋白质之间的相互作用,基于ODE 来模拟生物网络动态,最后结合网络拓扑分析和化学信息学来预测TCM 数据库内部天然化合物的安全性,该方法不仅有助于阐释配方的剂量效应,其仿真结果也有利于设计几种新的复方药物组合。此外,除了蛋白质组学、基因组学、代谢组学等技术外,还包括高通量、高内涵、双高通量基因表达检测技术,分子相互作用技术等,这都为网络药理学研究提供了准确可靠的基本数据。

2. 2 常用数据库目标网络的构建往往采用生物学、药理学知识梳理的方法,或应用数据库和统计分析。常用的药物分子数据库有Drug Bank、TCM-Gene DIT、中药化学信息数据库、中国天然产物数据库等,它们提供了药物分子的结构、功能、作用途径等信息数据; 常用的靶点数据库有OMIM、Thomoson Pharma、Therapeutic Target Database、Entrez Gene 等,它们主要提供与疾病相关的基因、蛋白质靶点信息及药物分子-靶点作用关系信息。网络药理学的大量数据分析离不开计算机技术的辅助,网络可视化工具可将复杂数据进行整合,直观呈现网络节点的相互联系,可视化工具主要有Cytoscape、Pajek、GUESS、WIDAS 等。

网络药理学面临的挑战
网络药理学作为药理学的一门新兴学科,还有很多局限性: ①目前现有数据库的准确性和完整性不可靠,而且存在对某些研究热点的倾向性; ②小分子化合物及其作用靶点数量均有限,不能揭示复方中药完整的药理作用;③目前对网络药理学预测结果进行实验验证存在难点,如跨实验平台验证结果的一致性、对一个靶点网络的敲除等; ④中药大多为口服给药,要经历吸收、分布、代谢、排泄等一系列过程后才能发挥药理作用,故还需将中药网络药理学与药物动力学、药效学相结合。

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