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復方中藥網絡藥理學的研究進展

時間:2019-07-30 07:31來源:生信自學網 作者:樂偉 點擊:
“網絡藥理學( network pharmacology)”的概念由英國鄧迪大學藥理學家Hopkins 在NatureBiotechnology 雜志中首次系統闡述,它是在組學和大數據高速發展的基礎上,融合了系統生物學、生物信息學
復方中藥網絡藥理學的研究進展
隨著單靶點、高選擇性的新藥物在復雜疾病治療上不斷出現安全性低、有效性差等現象,人們開始意識到“一藥,一靶,一病”還原論藥物研發模式的局限性。復方中藥有著“多成分、多途徑、多靶點”協同作用的特點,使其在癌癥、糖尿病、心腦血管疾病等復雜疾病的治療上發揮著獨特優勢,但其藥效質基礎和作用機制不明確,中藥材質量難以控制,很難從整體到細胞及分子水平進行系統全面的研究。
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《網絡藥理學》
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2007 年,“網絡藥理學( network pharmacology)”的概念由英國鄧迪大學藥理學家Hopkins 在NatureBiotechnology 雜志中首次系統闡述,它是在組學和大數據高速發展的基礎上,融合了系統生物學、生物信息學等多門新興交叉學科,從改善或恢復生物網絡平衡的角度來認識藥物與機體之間的作用關系,對生物系統網絡進行整體分析。本文將對中藥復方研究現狀、網絡藥理學概況進行概述,主要從藥效物質基礎、作用機制、新藥研發、新適應癥、中藥配伍規律等方面介紹網絡藥理學在中藥復方研究領域中的應用及存在的問題。
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1、復方中藥與網絡藥理學結合研究的可行性
中藥復方是指在整體觀和辨證論治理論的指導下,根據病機和藥性理論,按照君臣佐使、七情和合等配伍原則組成的具有特定主治功效的藥方,其化學成分復雜,是通過多味中藥與多個靶標的協同作用來發揮藥效的。而網絡藥理學一方面其整體性、系統性的特點與中醫藥“整體觀念”、“辨證論治”的理論一致; 另一方面,其研究模式由以往“單藥物、單靶點”向“疾病-基因-靶點-藥物”轉變,與中藥復方“多成分、多途徑、多靶點”的協同作用特點有異曲同工之妙。從網絡藥理學角度分析,其機理可能正是由于通過配伍藥物之間相互協作、藥物及其配體之間相互作用這一復雜關系網中的節點相互制約,使中藥復方能有效打擊疾病相關節點,保護整體網絡平衡。因此,將網絡藥理學應用于中藥復方研究具有獨特的優勢。

2、網絡藥理學研究思路與常用數據庫
2. 1 研究思路對網絡藥理學的研究通常是先整合篩選數據庫中的現有數據,建立特定藥物作用機制網絡預測模型,再從生物網絡平衡的角度解析藥物發揮作用的藥理機制。Gu 等提出一種基于網絡的復方中藥研究計算工作流程,先提取基礎數據構建與疾病相關的生物網絡,采用對接或分子動力學等方法量化化合物和蛋白質之間的相互作用,基于ODE 來模擬生物網絡動態,最后結合網絡拓撲分析和化學信息學來預測TCM 數據庫內部天然化合物的安全性,該方法不僅有助于闡釋配方的劑量效應,其仿真結果也有利于設計幾種新的復方藥物組合。此外,除了蛋白質組學、基因組學、代謝組學等技術外,還包括高通量、高內涵、雙高通量基因表達檢測技術,分子相互作用技術等,這都為網絡藥理學研究提供了準確可靠的基本數據。

2. 2 常用數據庫目標網絡的構建往往采用生物學、藥理學知識梳理的方法,或應用數據庫和統計分析。常用的藥物分子數據庫有Drug Bank、TCM-Gene DIT、中藥化學信息數據庫、中國天然產物數據庫等,它們提供了藥物分子的結構、功能、作用途徑等信息數據; 常用的靶點數據庫有OMIM、Thomoson Pharma、Therapeutic Target Database、Entrez Gene 等,它們主要提供與疾病相關的基因、蛋白質靶點信息及藥物分子-靶點作用關系信息。網絡藥理學的大量數據分析離不開計算機技術的輔助,網絡可視化工具可將復雜數據進行整合,直觀呈現網絡節點的相互聯系,可視化工具主要有Cytoscape、Pajek、GUESS、WIDAS 等。

網絡藥理學面臨的挑戰
網絡藥理學作為藥理學的一門新興學科,還有很多局限性: ①目前現有數據庫的準確性和完整性不可靠,而且存在對某些研究熱點的傾向性; ②小分子化合物及其作用靶點數量均有限,不能揭示復方中藥完整的藥理作用;③目前對網絡藥理學預測結果進行實驗驗證存在難點,如跨實驗平臺驗證結果的一致性、對一個靶點網絡的敲除等; ④中藥大多為口服給藥,要經歷吸收、分布、代謝、排泄等一系列過程后才能發揮藥理作用,故還需將中藥網絡藥理學與藥物動力學、藥效學相結合。

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