靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)與中醫(yī)藥研究

李鈺蛟++佟琳++唐丹麗++張華敏

摘要：靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)是中醫(yī)藥領(lǐng)域研究多靶點(diǎn)、多途徑的重要手段。靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析主要用來(lái)研究中藥潛在的靶標(biāo)以及作用機(jī)制。本文通過(guò)對(duì)近年來(lái)已發(fā)表文獻(xiàn)的分析，從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論、分子層次、與證結(jié)合三個(gè)角度進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：靶標(biāo)；網(wǎng)絡(luò)；綜述

doi: 10.3969/j.issn.2095-5707.2014.03.018

Target Network and Traditional Chinese Medicine Study

Li Yujiao1, Tong Lin1, Tang Danli2, Zhang Huamin1*

(1. Institute of Information on Traditional Chinese Medicine, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China; 2. Experimental Research Center, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China)

Abstract: Target network is an important research means of multiple pathways in the field of Traditional Chinese medicine. Target network analysis is mainly applied to studies of TCM potential target and mechanism of action. This article analyzed literature published in recent years and reviewed target network from the acpects of complex network theory, molecular level, and binding studies with the syndrome.

Key words: target; network; review

中醫(yī)藥經(jīng)歷了幾千年的發(fā)展，是我國(guó)的文化瑰寶。它具有獨(dú)特學(xué)科內(nèi)涵，而傳統(tǒng)概念所表達(dá)的中醫(yī)藥理論的學(xué)科內(nèi)涵卻不能普遍的被現(xiàn)代人所理解。隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)科理論研究的深入，中醫(yī)藥的系統(tǒng)性和復(fù)雜性逐漸被各領(lǐng)域的學(xué)者關(guān)注。學(xué)者們利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)從不同的領(lǐng)域?qū)χ嗅t(yī)藥的內(nèi)涵進(jìn)行了研究，使得中醫(yī)藥研究的創(chuàng)新有了大的進(jìn)步。在中醫(yī)藥領(lǐng)域引入自然科學(xué)的新技術(shù)與新方法，是中醫(yī)藥創(chuàng)新的主要途徑。近年來(lái)，中醫(yī)藥現(xiàn)代研究成果不少，卻與研究目標(biāo)仍有較大的差距，特別是中醫(yī)藥新藥的研究面臨著衰退和低谷[1]。近年來(lái)國(guó)際上提出網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)、系統(tǒng)醫(yī)學(xué)、網(wǎng)絡(luò)醫(yī)學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等概念，是醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域重大的創(chuàng)新。中醫(yī)藥研究人員也成功地將它們運(yùn)用到中醫(yī)藥領(lǐng)域，給中醫(yī)藥研究，尤其是中藥新藥發(fā)現(xiàn)帶來(lái)了新的思想。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（81373792，81202630）

第一作者：李鈺蛟，2011級(jí)碩士研究生，研究方向：中醫(yī)藥防治心血管疾病的策略研究。E-mail: yujiao-711@163.com

*通訊作者：張華敏，研究員，研究方向：中醫(yī)藥古籍的管理與利用，中醫(yī)藥防治心血管疾病的策略研究。E-mail: zhanghm@mail.cintcm.ac.cn

1靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的背景

目前并沒(méi)有學(xué)者提出靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的明確概念。清華大學(xué)自動(dòng)化系李梢教授課題組提出網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)[2]的概念是以病證生物網(wǎng)絡(luò)分子為靶標(biāo)，病證生物網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)映射藥物靶標(biāo)譜與網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)的關(guān)系，設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)中藥方劑最佳的藥物組合，挖掘出特定方藥所針對(duì)的有效病證、療效指標(biāo)與副作用[3]。在筆者看來(lái)，網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)與靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)雖然只有文字順序的差別，但網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)的研究也是以靶標(biāo)所建立的網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的。在這里我們認(rèn)為，只要是應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的理論，利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等手段進(jìn)行中藥作用多靶點(diǎn)和靶標(biāo)研究等都是與靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵相吻合。

2中醫(yī)藥研究中靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

通過(guò)查閱近年來(lái)有關(guān)靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)研究大致分為三類。一類是以網(wǎng)絡(luò)理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心，通過(guò)構(gòu)建靶點(diǎn)、靶標(biāo)及中藥有效成分的網(wǎng)絡(luò)，去分析網(wǎng)絡(luò)的特性，得出結(jié)論。還有一類是以中藥化學(xué)分子結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心，通過(guò)分子層次的分析來(lái)進(jìn)行研究。最后一類其實(shí)是第一類的子集，只是他是從“藥-證”、“病-證”結(jié)合的角度來(lái)研究的，所以在這里拿出來(lái)單列一類。這三類并不是截然分開的，只是研究的角度不一樣，在分子層次分析時(shí)同樣會(huì)用到網(wǎng)絡(luò)理論。

2.1以網(wǎng)絡(luò)理論為中心

2.1.1挖掘潛在信息 吳磊宏等[4]以常用中藥附子為例，探索以中藥化學(xué)成分預(yù)測(cè)其作用靶點(diǎn)，并構(gòu)建中藥多成分-多靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果顯示以附子的22個(gè)化學(xué)成分預(yù)測(cè)出多個(gè)作用靶點(diǎn)，預(yù)測(cè)結(jié)果得到文獻(xiàn)數(shù)據(jù)印證，反映出中藥“多成分、多靶點(diǎn)”特點(diǎn)。并得出該方法可用于發(fā)現(xiàn)中藥的某些潛在作用靶點(diǎn)的結(jié)論。

張燕玲等[5]對(duì)冠心病疾病網(wǎng)絡(luò)、防治冠心病西藥作用網(wǎng)絡(luò)和活血化瘀中藥作用網(wǎng)絡(luò)的交集部分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)潛在關(guān)鍵靶標(biāo)分析方法有助于發(fā)掘活血化瘀中藥防治冠心病的潛在作用靶點(diǎn)，可為從分子層次和系統(tǒng)層面上揭示中藥作用機(jī)制提供方法學(xué)支持，對(duì)中藥的作用機(jī)制闡釋和新藥研發(fā)具有指導(dǎo)意義。

李翔等[6]針對(duì)復(fù)方丹參方中9個(gè)活性成分，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)知識(shí)構(gòu)建多成分-基因網(wǎng)絡(luò)、心血管相關(guān)疾病-基因關(guān)系數(shù)據(jù)，采用Cytoscape軟件建立多成分-多基因-多疾病網(wǎng)絡(luò)模型。網(wǎng)絡(luò)分析表明，這9個(gè)活性成分可調(diào)控42個(gè)心血管相關(guān)疾病基因表達(dá)，涉及糖尿病、高胰島素型低血糖癥等30種疾病，提示復(fù)方丹參方具有新的臨床適應(yīng)癥研究前景。

2.1.2分析作用機(jī)制顧浩等[7]利用實(shí)驗(yàn)室前期構(gòu)建的中藥有效成分族群快速辨識(shí)平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)參仙冰有效成分群及其作用靶點(diǎn)；利用實(shí)體語(yǔ)法系統(tǒng)推理規(guī)則，以生物網(wǎng)絡(luò)為背景推斷藥物作用靶點(diǎn)與疾病相關(guān)蛋白的相互作用關(guān)系，從而系統(tǒng)解析參仙冰有效成分群及其對(duì)心肌缺血的分子作用機(jī)制。

張燕玲等[8]利用中藥有效成分族辨識(shí)技術(shù)，從已有的數(shù)據(jù)庫(kù)中整理出血府逐瘀湯的化學(xué)成分以及有效成分。采用Cytoscape軟件建立藥物-靶點(diǎn)相互作用網(wǎng)絡(luò)模型，并探討其多成分-多靶點(diǎn)-多疾病相關(guān)關(guān)系。研究結(jié)果得出血府逐瘀湯活性成分可調(diào)控的靶點(diǎn)信息，涉及炎癥和心血管受體，與高血壓、心絞痛等多種疾病相關(guān)，揭示血府逐瘀湯治療冠心病可能的作用機(jī)理，并從理論上得出血府逐瘀湯可以應(yīng)用的新功能。

姜春燕等[9]應(yīng)用IPA軟件構(gòu)建生地黃效應(yīng)機(jī)制網(wǎng)絡(luò)和銀屑病相關(guān)基因網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)比較，可視化呈現(xiàn)生地黃治療銀屑病的網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)。得出生地黃可以調(diào)節(jié)腫瘤抑制蛋白(TP53)、核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)、腫瘤壞死因子(TNF)等分子以及NF-κB信號(hào)通路，采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法能夠預(yù)測(cè)中藥治療病證的分子機(jī)制。

2.2在分子層次討論

采用化學(xué)空間、分子對(duì)接、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等計(jì)算機(jī)藥理學(xué)方法，鄭春松等[10]研究中藥精制透骨消痛顆粒，發(fā)現(xiàn)了一些潛在的活性分子；通過(guò)分析藥物庫(kù)中骨性關(guān)節(jié)炎的藥物-靶點(diǎn)的作用網(wǎng)絡(luò)及精制透骨消痛顆粒中分子-靶點(diǎn)的作用網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)性值、特征路徑長(zhǎng)度等特征，揭示精制透骨消痛顆粒的多藥物、多靶點(diǎn)、多途徑分子作用機(jī)制。王冬梅等[11]研究古方“四物湯”治療銀屑病的藥理學(xué)作用機(jī)制。通過(guò)分子-靶標(biāo)、靶標(biāo)-靶標(biāo)、分子-分子的網(wǎng)絡(luò)分析推測(cè)揭示了四物湯多靶點(diǎn)、多藥物、多途徑的分子作用機(jī)制，通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析探索四物湯治療銀屑病的配伍規(guī)律。

鄭春松團(tuán)隊(duì)通過(guò)以靶點(diǎn)為研究對(duì)象，探討六味地黃丸和青風(fēng)藤治療骨關(guān)節(jié)炎（OA）的多成分-多靶點(diǎn)作用。研究得出，六味地黃丸治療骨關(guān)節(jié)炎具有多成分、多靶點(diǎn)作用的特點(diǎn)，可能在治療骨關(guān)節(jié)炎方面具有良好的應(yīng)用前景[12]。青風(fēng)藤存在多成分、多靶導(dǎo)向效應(yīng)，且部分成分存在多靶導(dǎo)向效應(yīng)，為青風(fēng)藤治療OA的藥效學(xué)分子機(jī)制提供了解釋，同時(shí)也為尋找治療OA的新型藥物提供一定的參考和借鑒[13]。

朱艷芳等[14]和朱偉等[15]運(yùn)用分子對(duì)接和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)分別研究了調(diào)脾護(hù)心方和治療慢性腎病中藥所含化學(xué)成分和靶標(biāo)之間的相互作用。結(jié)果顯示，調(diào)脾護(hù)心方所含化學(xué)成分-靶標(biāo)相互作用網(wǎng)絡(luò)屬于無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)的無(wú)尺度特性和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)可以較好地闡釋各化學(xué)成分的藥理作用。治療慢性腎病中藥的有效成分群及其關(guān)鍵靶標(biāo)快速篩選，為組分中藥的研發(fā)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這都從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究角度為中藥復(fù)方的系統(tǒng)研究提供參考。

劉海波等[16]對(duì)與丹參具有共同化學(xué)結(jié)構(gòu)特征的主要活血化瘀活性成分丹參素、迷迭香酸、丹參酮等化合物，運(yùn)用靶分子信息學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)丹參共同化學(xué)結(jié)構(gòu)特征與已知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的結(jié)合能力的系統(tǒng)化研究，得出丹參活血化瘀活性成分的主要靶標(biāo)是苯乙醇胺N-甲基轉(zhuǎn)移酶、兒茶酚O-甲基轉(zhuǎn)移酶和單胺氧化酶A。

2.3與證結(jié)合

以類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）熱證為切入點(diǎn)，牛旭艷等[17]通過(guò)構(gòu)建、分析其對(duì)應(yīng)的分子網(wǎng)絡(luò)及藥物靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，初步探討“藥-證對(duì)應(yīng)”的機(jī)制。并認(rèn)為基于大量數(shù)據(jù)庫(kù)和算法構(gòu)建的分子網(wǎng)絡(luò)及藥物靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，具有一定的預(yù)測(cè)性，還需要進(jìn)一步實(shí)證實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。但這已經(jīng)為探索中醫(yī)“藥-證對(duì)應(yīng)”及辨證施治的生物學(xué)基礎(chǔ)開辟了一條高通量的途徑，并為開發(fā)基于證候的優(yōu)化藥物組合、臨床用藥及新藥研發(fā)提供了新思路、新方法。

通過(guò)構(gòu)建RA寒、熱證候相關(guān)的疾病網(wǎng)絡(luò)、方證對(duì)應(yīng)的生物靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)以及證候關(guān)聯(lián)中藥組方規(guī)律的文本挖掘方法，李健等[18]研究了基于證候動(dòng)物模型的組學(xué)信息構(gòu)建“病-證”動(dòng)物表型網(wǎng)絡(luò)和基于寒性、熱性方劑對(duì)應(yīng)的化合物信息構(gòu)建藥物靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)思路。他們認(rèn)為通過(guò)構(gòu)建靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)及模式識(shí)別技術(shù)，不僅可以預(yù)測(cè)方劑作用的靶標(biāo)，還可以更好闡釋方劑的配伍規(guī)律。

3展望

靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究的重要環(huán)節(jié)，也是當(dāng)前新藥發(fā)現(xiàn)和新藥創(chuàng)新的研究熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的分析，學(xué)者們證實(shí)了中藥多途徑、多靶點(diǎn)、多環(huán)節(jié)的特點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)一些中藥潛在的治療功效以及作用機(jī)制。隨著研究的深入，學(xué)者們所建立的靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)會(huì)逐漸龐大，建立中草藥計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)想[19]也隨之被學(xué)者們提出。如果中醫(yī)藥研究領(lǐng)域能有類似DIP（Database of Interacting Protein）[20]等數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)，將會(huì)使得資源得到充分利用，為科研人員提供價(jià)值含量高的信息，大大節(jié)省科研費(fèi)用，提高研究效率。

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（收稿日期：2014-03-12，編輯：魏民）