組學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代中藥藥理研究中的應(yīng)用與思考＊

姜云耀，孫明謙，馬 博，陳進(jìn)成，劉 楠，劉 華，劉建勛＊＊

（1.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所中藥藥理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100091；2.北京盈科瑞藥物安全性研究有限公司 北京 102206）

中醫(yī)學(xué)是我國(guó)傳統(tǒng)文化的瑰寶，具有數(shù)千年的臨床經(jīng)驗(yàn)積淀，即使在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)飛速發(fā)展的今天，中醫(yī)藥在我國(guó)醫(yī)療保健體系中依然發(fā)揮著不可替代的作用[1]。同時(shí)，中醫(yī)藥又反映了中國(guó)傳統(tǒng)文化與哲學(xué)的基本原則，以辨證施治為精髓，將人體與自然進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合。在中醫(yī)的理論中，“證候”乃是從整體性出發(fā)，對(duì)個(gè)體疾病狀態(tài)下特征的描述以及對(duì)疾病內(nèi)在變化規(guī)律的概括，是中醫(yī)有別于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診療體系的一大特色和優(yōu)勢(shì)[2,3]。中醫(yī)藥的功效在日常臨床實(shí)踐中被不斷地展現(xiàn)出來(lái)，它在改善人類健康狀況以及預(yù)防和治療疾病方面也越來(lái)越受到世界全國(guó)的認(rèn)可和歡迎。然而由于構(gòu)建中醫(yī)的基本理論（氣、血、經(jīng)絡(luò)等）在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中沒有直接的對(duì)應(yīng)物，中醫(yī)的醫(yī)學(xué)診斷和治療變得和它的理論一樣抽象。更嚴(yán)重的是，由于缺乏科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)和明確的規(guī)定，中醫(yī)藥治療方案的安全性在世界醫(yī)學(xué)中備受質(zhì)疑[4]。因此，在科學(xué)的范式下對(duì)中醫(yī)藥進(jìn)行研究是非常必要和重要的。中藥具有豐富的資源，是藥物開發(fā)的潛在來(lái)源。然而，中醫(yī)藥理念與現(xiàn)代藥理學(xué)存在根本的差異，極大地阻礙了中藥現(xiàn)代化的發(fā)展。近年來(lái)，組學(xué)技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用備受關(guān)注[5]。其中，基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)已經(jīng)成為中藥研究中使用的主要策略。系統(tǒng)生物學(xué)和組學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為中醫(yī)藥在整體水平上的系統(tǒng)研究開辟了一條新途徑。

1 基因組學(xué)

對(duì)于機(jī)體生理與病理的認(rèn)知，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與中醫(yī)學(xué)從不同的角度進(jìn)行闡述。不同于疾病的概念，證候在中醫(yī)學(xué)的理論與臨床實(shí)踐中具有絕對(duì)的指導(dǎo)作用。證候所反映的是疾病在發(fā)展過(guò)程中某一個(gè)階段的病理變化本質(zhì)，包括了病變的原因（病因）、部位（病位）、性質(zhì)（病性）以及邪正之間的關(guān)系（病勢(shì)），因而，證候比疾病的癥狀更全面、更系統(tǒng)地揭示了疾病的本質(zhì)，并指導(dǎo)臨床的診療原則與方法。從基因的表達(dá)譜或表達(dá)差異角度，研究證候發(fā)生的基因表達(dá)與調(diào)控規(guī)律，探索證候表達(dá)的基因特性、基因表達(dá)調(diào)控的變化及其規(guī)律，概括證候的基因組學(xué)特性，有學(xué)者提出了證候基因組學(xué)概念[6]。

中藥的基因組學(xué)研究一方面用于中藥作用的遺傳分子機(jī)制研究，研究中藥作用的個(gè)體化差異；另一方面，對(duì)于復(fù)方或中藥復(fù)合成分的研究，闡明特定基因的作用模式。因此，中藥基因組學(xué)的研究，既可以闡明中藥的作用機(jī)理，也是對(duì)中藥有效成分分析的輔佐。在中藥對(duì)機(jī)體的作用機(jī)制研究中，中藥在證候中的反證研究是重要的一部分，如對(duì)腎虛證的研究等[7]。有學(xué)者研究了三七總皂苷對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的作用機(jī)制[8]，利用基因芯片發(fā)現(xiàn)三七總皂苷對(duì)于整合素的抑制作用顯著，可以調(diào)控脂質(zhì)的攝取，影響泡沫細(xì)胞的形成。Watanabe等[9]采用高密度的寡聚核苷酸微陣列方法，研究銀杏葉提取物對(duì)Alzheimer癥小鼠腦功能相關(guān)基因的影響，發(fā)現(xiàn)銀杏葉提取物通過(guò)調(diào)節(jié)微血管相關(guān)τ蛋白基因，清除β淀粉樣蛋白而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。對(duì)于中藥成分的研究，丹參的基因組解析是一個(gè)代表性研究[10,11]，該項(xiàng)研究完成了丹參基因組的測(cè)序與組裝，并采用轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法揭示了丹參活性成分合成的分子機(jī)理，并為其他藥用植物基因組解析提供的研究策略。

2 轉(zhuǎn)錄組學(xué)

轉(zhuǎn)錄組學(xué)能夠從整體水平研究特定條件下細(xì)胞中基因的轉(zhuǎn)錄情況及其調(diào)整規(guī)律[12]。這一研究思路和中醫(yī)用藥整體觀的指導(dǎo)思想不謀而合。中藥多以復(fù)方的形式在臨床應(yīng)用，藥味較多，用藥考究且化學(xué)成分復(fù)雜，藥物各作用靶點(diǎn)之間互相關(guān)聯(lián)、協(xié)同發(fā)揮作用，因此僅從單一角度去研究中藥很難解釋其整體作用機(jī)制。轉(zhuǎn)錄組學(xué)的發(fā)展給中藥的研究和發(fā)展帶來(lái)了新的可能。常見的轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究技術(shù)包括基因芯片、高通量測(cè)序和單分子測(cè)序。

在該技術(shù)的早期階段，其在中醫(yī)藥研究中的巨大潛力就得到了廣泛認(rèn)可。近十年里，轉(zhuǎn)錄組學(xué)為揭示中藥配方相容性規(guī)則的基本原理和確定負(fù)責(zé)配方的治療和作用的活性成分提供了方法[13]。周嵐等[14]通過(guò)基因芯片技術(shù)，以基因敲除的小鼠為模型檢測(cè)以川芎、當(dāng)歸組成的活血中藥和三棱、莪術(shù)組成的破血中藥治療動(dòng)脈粥樣硬化的作用并研究其作用機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了兩組中藥調(diào)控動(dòng)脈粥樣硬化的相關(guān)基因，并預(yù)測(cè)這些中藥的作用機(jī)制主要涉及炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答、細(xì)胞粘附、脂質(zhì)代謝、細(xì)胞凋亡等生物學(xué)過(guò)程以及TGF-β、MAPK、Jak-STAT和NF-κB等信號(hào)通路。Qu等[15]利用高通量的Illumina RNA-seq技術(shù)，使用MCF-7人乳腺癌細(xì)胞系作為初始體外模型來(lái)鑒定復(fù)方苦參注射液誘導(dǎo)的基因表達(dá)變化，獲取了復(fù)方苦參注射液處理的細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，復(fù)方苦參注射液擾亂了MCF-7細(xì)胞的多個(gè)生物途徑，其中細(xì)胞周期被認(rèn)為是其作用的主要靶途徑，同時(shí)復(fù)方苦參注射液還通過(guò)p53非依賴性機(jī)制誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞凋亡。

3 蛋白組學(xué)

蛋白質(zhì)組學(xué)是指基于質(zhì)譜技術(shù)，對(duì)完整的細(xì)胞，組織，體液等樣品的全部蛋白質(zhì)進(jìn)行定性，定量，修飾狀態(tài)等進(jìn)行研究的學(xué)科[16]。定量蛋白質(zhì)組學(xué)是蛋白質(zhì)組學(xué)研究領(lǐng)域中的重要分支，憑借其高通量、高靈敏度、高線性范圍和較高準(zhǔn)確度的技術(shù)特點(diǎn)，成為了解生命活動(dòng)過(guò)程、驗(yàn)證疾病生物標(biāo)志物的重要方式，廣泛地應(yīng)用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究中。目前比較成熟的蛋白質(zhì)定量技術(shù)主要有雙向電泳技術(shù)和基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)定量技術(shù)兩種[17]。近10年來(lái)，隨著高精度生物質(zhì)譜技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)定量技術(shù)成為該領(lǐng)域的主流。

蛋白質(zhì)組學(xué)的研究思路與中醫(yī)整體觀、多靶點(diǎn)的觀點(diǎn)十分相似，特別是在中醫(yī)臨床研究中，蛋白質(zhì)組學(xué)利用質(zhì)譜技術(shù)檢測(cè)臨床樣本的蛋白質(zhì)表達(dá)情況，可以從分子水平對(duì)中醫(yī)病證進(jìn)行表征和闡釋，尋找與證候相關(guān)的分子標(biāo)志物，為中醫(yī)臨床診斷和治療提供新的途徑和理論依據(jù)[18]。中藥藥理學(xué)研究的主要任務(wù)是揭示中藥治療的作用機(jī)理和機(jī)體對(duì)藥物的代謝過(guò)程，是涉及多成分、多靶點(diǎn)、多途徑的作用過(guò)程。中藥各成分之間通過(guò)相互協(xié)同或抑制作用，共同發(fā)揮治療效果。通過(guò)多途徑、多靶點(diǎn)調(diào)控發(fā)揮作用，可引起機(jī)體相應(yīng)靶器官/組織多種蛋白質(zhì)豐度的改變[19]。中藥是一個(gè)復(fù)雜的物質(zhì)體系，通過(guò)經(jīng)典的分子生物學(xué)研究手段，難以對(duì)復(fù)雜的樣本進(jìn)行研究。利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，可以對(duì)中藥本身在蛋白質(zhì)水平進(jìn)行探究，同時(shí)，對(duì)病人用藥前后蛋白水平的表達(dá)情況進(jìn)行高通量的測(cè)定，比較細(xì)胞或組織樣本在不同生理或病理?xiàng)l件下蛋白表達(dá)異同，對(duì)相關(guān)蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定和量化，研究蛋白質(zhì)之間相互作用和生物學(xué)功能[20]。中藥歸經(jīng)論是中藥理論體系的重要組成部分，用以表述藥物作用的定位。應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)方法，可以從分子水平對(duì)中藥作用靶點(diǎn)，藥效機(jī)制等進(jìn)行評(píng)價(jià)和表征，對(duì)中藥理論的完善和科學(xué)性解釋具有重要的促進(jìn)作用。張杰等[21]結(jié)合中藥歸經(jīng)理論與系統(tǒng)生物學(xué)理論，認(rèn)為歸某經(jīng)的藥物在發(fā)揮效應(yīng)的組織臟器上具有一定的共性，藥物的作用強(qiáng)度也與相關(guān)蛋白的表達(dá)水平有一定的相關(guān)性。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)從整體的角度分析細(xì)胞、組織等生物樣本全蛋白的動(dòng)態(tài)變化，組成成分與修飾狀態(tài)，這種強(qiáng)調(diào)聯(lián)系、動(dòng)態(tài)和整體的思想方法與中醫(yī)藥理論一致。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以提供良好的數(shù)據(jù)支持，已經(jīng)成功的運(yùn)用于中藥現(xiàn)代化的研究中[22]。但其存在一定的局限性，對(duì)樣品制備要求很高。且中藥特別是植物藥主要是通過(guò)小分子化合物成分發(fā)揮藥效，目前對(duì)于中藥材中蛋白發(fā)揮藥效的機(jī)制研究并不明確。

4 代謝組學(xué)

代謝組學(xué)是后基因組學(xué)時(shí)代涌現(xiàn)的一門新興學(xué)科，與基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)一起成為系統(tǒng)生物學(xué)的主要研究方法[23,24]。代謝組學(xué)的定義為生物體系受刺激或擾動(dòng)后(如將某個(gè)特定的基因變異或環(huán)境變化后)其代謝產(chǎn)物(內(nèi)源代謝物質(zhì))種類、數(shù)量及其變化規(guī)律的科學(xué)。主要通過(guò)對(duì)機(jī)體體液中小分子代謝產(chǎn)物在某個(gè)特定時(shí)間的定量和定性分析，從整體上評(píng)價(jià)當(dāng)時(shí)的生命體功能狀態(tài)及其變化[25]。代謝組學(xué)是效仿基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究思想，借助高通量、高靈敏度與高精度的現(xiàn)代分析技術(shù)，對(duì)細(xì)胞、組織和其他生物樣本如血液或尿液中內(nèi)源性代謝物整體組成進(jìn)行定量分析，并通過(guò)代謝物變化來(lái)辨析被研究對(duì)象的生理病理狀態(tài)。目前用于代謝組學(xué)研究數(shù)據(jù)采集的分析技術(shù)主要有：核磁共振技術(shù)（NMR）、氣相色譜與質(zhì)譜共用技術(shù)（GC-MS）、液相色譜與質(zhì)譜共用技術(shù)（LCMS）、毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜連用技術(shù)（CE-MS）、液相色譜與質(zhì)譜先后使用技術(shù)（LC-MS/MS）、超臨界色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(SFC-MS)、毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(CE-MS)、傅立葉變換-離子回旋共振質(zhì)譜技術(shù)(FTICR-MS)、高效液相色譜與質(zhì)譜和核磁共振共用技術(shù)（LC-NMR-MS）等。最廣泛使用的是NMR、GC-MS、LC-MS這3種技術(shù)[26]。代謝組學(xué)同樣強(qiáng)調(diào)整體觀和系統(tǒng)性。

通過(guò)測(cè)定藥物干預(yù)后血漿和組織中代謝物的含量變化，揭示藥物干預(yù)疾病的代謝通路，從而理解藥物作用過(guò)程及藥理作用機(jī)制，最終更好的掌握并運(yùn)用藥物。目前，代謝組學(xué)在中醫(yī)藥領(lǐng)域中的研究應(yīng)用越來(lái)越多。Wang[27]等借助代謝組學(xué)方法，采用UPLC-MS研究技術(shù)，并結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析研究心肌缺血心氣虛證的發(fā)病機(jī)理和中藥復(fù)方溫心方的作用機(jī)制。結(jié)果在大鼠尿液中共識(shí)別鑒定了17種與心肌缺血相關(guān)的生物標(biāo)志物，它們主要與糖酵解、糖異生、不飽和脂肪酸的合成與代謝、脂肪酸合成以及嘌呤代謝等生物代謝途徑相關(guān)，而溫心方能夠調(diào)節(jié)其中多條代謝通路并且結(jié)果與生化指標(biāo)和病理分析的結(jié)果相一致。Tan[28]等采用基于超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜和核磁共振的代謝組學(xué)技術(shù)，研究四逆散。結(jié)果鑒定出與心肌損傷相關(guān)的19種潛在生物標(biāo)志物，這些生物標(biāo)志物與大鼠體內(nèi)的糖酵解、三羧酸循環(huán)、氨基酸代謝、嘌呤代謝及嘧啶代謝相關(guān)。劉胤敏[29]等利用代謝組學(xué)方法對(duì)復(fù)方丹參滴丸進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)冠脈結(jié)扎導(dǎo)致的心肌缺血模型組大鼠血漿中延胡索酸、琥珀酸、葡萄糖、檸檬酸、乳酸等內(nèi)源性代謝物有差異性變化，模型組大鼠尿液中葡萄糖、果糖、脯氨酸、蘇氨酸、甘氨酸等有差異性變化，而復(fù)方丹參滴丸給藥的大鼠這些內(nèi)源性代謝物都有不同程度的回調(diào)，說(shuō)明復(fù)方丹參滴丸的有效成分能夠通過(guò)改變機(jī)體代謝物的變化，改善機(jī)體代謝途徑，從而發(fā)揮降低心肌耗氧、改善心肌能量代謝、保護(hù)心肌細(xì)胞等調(diào)節(jié)作用。代謝組學(xué)具有整體性和系統(tǒng)性的特點(diǎn)，與中藥復(fù)方的“多組分、多靶點(diǎn)、整體調(diào)節(jié)”的特點(diǎn)和中醫(yī)理論的“辨證論治”、“整體觀”的思想相一致，可以用來(lái)研究中藥復(fù)方引起機(jī)體內(nèi)源性代謝組的變化，代謝組中的某種或多種相關(guān)生物標(biāo)志物的變化特征模式能夠提供中藥復(fù)方作用機(jī)制和作用靶點(diǎn)等方面信息。代謝組學(xué)技術(shù)應(yīng)用在中藥復(fù)方研究中可以使以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的中藥復(fù)方向以科學(xué)方法和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化中藥復(fù)方轉(zhuǎn)變。

5 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)

為了揭示多組分藥物的協(xié)同作用規(guī)律，探索藥物的影響或干預(yù)，尋求高效低毒的多靶點(diǎn)藥物，研究人員提出了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的概念[30]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是一種結(jié)合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析和藥理學(xué)的新方法。通過(guò)成分-成分、成分-靶點(diǎn)和靶點(diǎn)-疾病網(wǎng)絡(luò)，可以闡明化合物之間的協(xié)同作用及多組分和多靶點(diǎn)藥物在分子水平上的潛在機(jī)制，幫助研究人員了解成分、基因、蛋白質(zhì)和疾病之間的相互作用[31]。中藥是多組分、多靶點(diǎn)和多作用途徑的，因此網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)適用于中藥復(fù)方的研究[32]。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)鑒定中藥活性物質(zhì)及其相應(yīng)的分子靶標(biāo)并確定活性物質(zhì)與疾病之間的關(guān)系，有助于闡明中藥復(fù)方的分子機(jī)制[33]。

近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在揭示中藥治療復(fù)雜疾病的分子機(jī)制方面?zhèn)涫荜P(guān)注[34]。Liang等[35]探索了中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法，并將其用于六味地黃丸作用機(jī)制的研究，揭示了六味地黃丸的核心分子靶點(diǎn)和生物過(guò)程網(wǎng)絡(luò)。Li等[36]同樣利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法探討了葛根芩連湯治療2型糖尿病的活性成分和作用機(jī)制，并確定了一個(gè)葛根芩連湯中新型的抗糖尿病成分4-羥基美芬妥英。劉楠[37]等通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法，對(duì)補(bǔ)陽(yáng)還五湯治療腦梗死的作用機(jī)制進(jìn)行探討和研究，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)陽(yáng)還五湯可能通過(guò)藥物的反應(yīng)、老化、對(duì)缺氧的反應(yīng)、血液凝固等生物過(guò)程，并涉及蛋白質(zhì)結(jié)合、酶結(jié)合和絲氨酸型內(nèi)肽酶活性等分子功能發(fā)揮治療腦梗死的作用，對(duì)PI3K-Akt，TNF，HIF-1和cAMP等信號(hào)通路的調(diào)控也是其作用機(jī)制。Tang等[38]應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法預(yù)測(cè)了麻黃附子細(xì)辛湯治療過(guò)敏性鼻炎的有效成分和潛在的靶標(biāo)。

6 多組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用

在認(rèn)識(shí)到大多數(shù)生命活動(dòng)是有多個(gè)基因或基因網(wǎng)絡(luò)而不是單個(gè)基因控制的以后，許多研究人員開始從更全面的角度來(lái)看待基因以獲得更全面、更可靠的信息，即組學(xué)方法[39]?；蚪M學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)以及分析技術(shù)的整合補(bǔ)充了生物學(xué)并以系統(tǒng)生物學(xué)的形式提出系統(tǒng)級(jí)研究中藥的方式。基因組學(xué)通過(guò)分析個(gè)體遺傳變異對(duì)藥物應(yīng)答的影響研究疾病的發(fā)生和藥物作用的機(jī)制。轉(zhuǎn)錄組學(xué)是識(shí)別整個(gè)基因組轉(zhuǎn)錄情況和轉(zhuǎn)錄規(guī)律的方法。蛋白質(zhì)組學(xué)可以從整體上直接研究基因組所表達(dá)的蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)功能[40]。代謝組學(xué)提供了代謝信息，這是轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的結(jié)果[41,42]。因此,多組學(xué)數(shù)據(jù)集的綜合分析有可能為揭示系統(tǒng)范圍的復(fù)雜生物過(guò)程和中藥復(fù)方中多種化合物的功能提供新的視野。

6.1 基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用

通過(guò)基因組的研究，能夠發(fā)現(xiàn)點(diǎn)突變、拷貝數(shù)變異、插入及缺失和結(jié)構(gòu)變異等疾病特異性突變以及藥物對(duì)機(jī)體在基因水平的調(diào)控作用。轉(zhuǎn)錄組在基因組遺傳信息和生物功能之間起到恰當(dāng)?shù)倪B接作用。基因組與轉(zhuǎn)錄組的聯(lián)合應(yīng)用，可為基因水平上揭示疾病發(fā)生發(fā)展和藥物治療機(jī)制、發(fā)現(xiàn)藥物調(diào)控的關(guān)鍵靶標(biāo)提供更為準(zhǔn)確的信息。譚文樂[43]對(duì)食管鱗狀細(xì)胞癌進(jìn)行基因組和轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析，最終發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期、PI3K/AKT信號(hào)通路是食管鱗狀細(xì)胞癌的重要通路，為疾病的預(yù)防和治療提供了理論依據(jù)。陳玉皎等[44]應(yīng)用單分子測(cè)序技術(shù)獲得中藥蛹蟲草子實(shí)體基因組，并聯(lián)合轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行蛹蟲草藥效單體代謝途徑調(diào)控機(jī)制的研究。

6.2 轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用

轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合蛋白組的策略已被用于多種癌癥的研究中，如直腸癌、乳腺癌、胰腺癌、肺癌、鼻咽癌等。李剛[45]應(yīng)用多組學(xué)研究策略篩選肝癌候選標(biāo)志物，通過(guò)分析細(xì)胞和組織轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)、蛋白組學(xué)和細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)，并對(duì)得到相關(guān)候選標(biāo)志物NEK2、HSP90a進(jìn)行生存分析和診斷價(jià)值評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NEK2、HSP90a可能和肝癌侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)。魏威[46]通過(guò)對(duì)肝癌轉(zhuǎn)移潛能細(xì)胞系進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組和蛋白組的研究，驗(yàn)證了肝癌轉(zhuǎn)移潛能細(xì)胞系相關(guān)的多組學(xué)數(shù)據(jù)改變的方向性，并對(duì)相關(guān)變化基因進(jìn)行了鑒定和生物學(xué)功能的研究。目前利用轉(zhuǎn)錄組結(jié)合蛋白組的策略在中藥藥理上的研究還較少，我們完全可以借鑒其在疾病上的應(yīng)用，對(duì)藥物干預(yù)的機(jī)體進(jìn)行基因和蛋白質(zhì)的聯(lián)合分析，對(duì)藥物作用的靶基因和靶點(diǎn)蛋白質(zhì)進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而探討作用機(jī)制。

6.3 蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的功能執(zhí)行體，蛋白質(zhì)參與了絕大多數(shù)的調(diào)控過(guò)程和疾病原發(fā)過(guò)程并且是大多數(shù)藥物的靶標(biāo)[47]。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)是進(jìn)一步分析疾病發(fā)生過(guò)程和藥物調(diào)控過(guò)程的有效工具。同時(shí)，中藥發(fā)揮其功效有很大一部分是通過(guò)其代謝產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)的，因此，蛋白組學(xué)結(jié)合代謝組學(xué)的策略在中醫(yī)藥研究中具有十分重要的應(yīng)用意義。苑福生等[48]運(yùn)用蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)聯(lián)合應(yīng)用的技術(shù)對(duì)兔脊髓缺血再灌注時(shí)間規(guī)律進(jìn)行了相關(guān)研究，分別考察了新西蘭大白兔缺血再灌注6 h、12 h、24 h和48 h的組學(xué)結(jié)果，分析表明缺血再灌注24 h是蛋白質(zhì)表達(dá)水平和代謝水平的關(guān)鍵改變點(diǎn)。吳文娟[49]基于蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)方法探討卵巢上皮癌多藥耐藥機(jī)制，代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)果均表明卵巢上皮癌多藥耐藥與脂肪酸和谷胱甘肽的代謝相關(guān)。李新亞[50]通過(guò)兩種組學(xué)技術(shù)對(duì)冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)后新發(fā)房顫進(jìn)行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)代謝組學(xué)相關(guān)通路和蛋白組學(xué)相關(guān)通路結(jié)果可以相互佐證，術(shù)后房顫的發(fā)生可能和PPAR信號(hào)通路以及谷胱甘肽代謝通路的改變密切相關(guān)。閆清華[51]利用Label free蛋白質(zhì)組學(xué)和LC-Q-TOF-MS代謝組學(xué)對(duì)四君子湯干預(yù)脾虛證的機(jī)制進(jìn)行研究，識(shí)別了四君子湯的主要代謝通路和涉及到機(jī)體內(nèi)的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了四君子湯治療脾虛證的靶標(biāo)蛋白和潛在生物標(biāo)志物,并建立了生物分子代謝通路和相互作用網(wǎng)絡(luò)。

表1 組學(xué)技術(shù)在中藥藥理研究中的應(yīng)用及主要技術(shù)

6.4 基因組學(xué)和代謝組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用

基因是遺傳信息的載體，其在疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的重要作用是毋庸置疑的，而在疾病狀態(tài)下細(xì)胞的環(huán)境狀態(tài)卻是通過(guò)代謝物反映的。研究者認(rèn)為，單獨(dú)從基因組或代謝組研究復(fù)雜疾病，都會(huì)遺漏疾病發(fā)生發(fā)展的重要內(nèi)在信息，應(yīng)當(dāng)將二者結(jié)合，更有助于揭示疾病發(fā)生機(jī)制和發(fā)展規(guī)律[52]。汪梅姣[53]利用基因組學(xué)和代謝組學(xué)相關(guān)技術(shù)探究脾虛型痛風(fēng)的生物學(xué)特征，研究結(jié)果顯示基因組學(xué)檢測(cè)到的相關(guān)差異基因的改變可以在代謝組學(xué)結(jié)果中得到體現(xiàn)，兩種組學(xué)結(jié)果是相互聯(lián)系、相互佐證的。汪洋[54]為了探究脾虛型類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的生物學(xué)特征，采用代謝組學(xué)和基因組學(xué)聯(lián)合應(yīng)用的方式進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，兩種組學(xué)研究結(jié)果表明，和正常人相比脾虛型類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者在炎癥、蛋白質(zhì)代謝等通路上發(fā)生明顯改變。

6.5 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和代謝組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用

中藥治療疾病主要是通過(guò)其所含有的多化學(xué)成分同時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)體中多個(gè)代謝通路而發(fā)揮的綜合治療作用[55]。因此，代謝組學(xué)技術(shù)聯(lián)合生物信息學(xué)對(duì)中藥干預(yù)的機(jī)體代謝組群進(jìn)行整合分析，更有益于揭示中藥的作用模式和藥理機(jī)制。韓森[56]將網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)應(yīng)用于中藥寒熱屬性分類相關(guān)分子機(jī)制的研究，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出寒熱藥物作用靶點(diǎn)存在特異性，但是大部分靶標(biāo)相同，之所以寒熱藥物會(huì)呈現(xiàn)不同的作用結(jié)果是由于這些共享的靶標(biāo)在作用方向和強(qiáng)度上存在明顯差異。

6.6 三種及三種以上組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用

Li等[57]結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)研究補(bǔ)肺益腎方治療慢性阻塞性肺疾病的作用機(jī)制，通過(guò)多組學(xué)的聯(lián)合分析識(shí)別了補(bǔ)肺益腎方顯著調(diào)控的基因、蛋白質(zhì)和代謝物，并發(fā)現(xiàn)補(bǔ)肺益腎方可能通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)水平的脂質(zhì)代謝，氧化應(yīng)激，細(xì)胞連接和炎癥反應(yīng)途徑對(duì)慢性阻塞性肺疾病發(fā)揮長(zhǎng)期治療作用。李慶輝[58]采取多組學(xué)整合分析的方法分別獲取相應(yīng)組學(xué)的差異基因，通過(guò)差異基因找到四類組學(xué)共有的前列腺癌相關(guān)的重要通路，KEGG富集結(jié)果得到ECM-受體相互作用和癌癥通路，GeneGo富集結(jié)果得到了130條調(diào)控通路，其中既有ECM相關(guān)通路也有一些新的調(diào)控通路。通過(guò)多組學(xué)數(shù)據(jù)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)集基因水平相似性差異要大于系統(tǒng)水平上的分子特征相似性。劉京銘[59]應(yīng)用基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)聯(lián)合分析的方法找到了結(jié)核病發(fā)病相關(guān)分子機(jī)制的核心網(wǎng)絡(luò)并構(gòu)建了結(jié)核病預(yù)測(cè)診斷模型，為研究復(fù)雜疾病多組學(xué)提供了思路。高越[60]采用蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組的方法研究養(yǎng)心氏片治療心衰的作用機(jī)制，并進(jìn)一步應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的方法獲取養(yǎng)心氏片治療心衰的作用靶標(biāo)，組學(xué)研究結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測(cè)結(jié)果具有很好的相關(guān)性，養(yǎng)心氏片治療心衰是通過(guò)調(diào)控能量代謝、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和增加心肌細(xì)胞活力起作用的。諶衛(wèi)[61]分別運(yùn)用基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)研究血脂異常如何加重結(jié)晶腎損傷患者病情，組學(xué)研究結(jié)果表明LLDR基因和疾病發(fā)生具有相關(guān)性，并且這一過(guò)程與MAPK、mTOR通路活化以及氨基酸代謝、能量代謝等變化相關(guān)。李冰濤[62]通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)三種組學(xué)技術(shù)對(duì)葛根芩連湯治療2型糖尿病的作用機(jī)制進(jìn)行了研究。整合組學(xué)研究結(jié)果得知葛根芩連湯中的黃酮類和生物堿類化學(xué)成分是其治療2型糖尿病的有效成分，相關(guān)化學(xué)成分能夠調(diào)節(jié)PPARγ與PPARα的表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而影響糖脂代謝對(duì)2型糖尿病起治療作用。

7 總結(jié)

組學(xué)概念的提出以及組學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，開辟了中醫(yī)藥研究的新方向，同時(shí)也產(chǎn)生了許多新的研究分支[63]。組學(xué)是一個(gè)由整體理念產(chǎn)生的概念，它與中醫(yī)藥的內(nèi)涵相吻合，組學(xué)的性質(zhì)也與中醫(yī)藥的整體思路是一致的，符合中醫(yī)藥的整體概念和實(shí)踐，有助于理解和揭示中醫(yī)藥的機(jī)制[64]。近年來(lái)，組學(xué)概念和系統(tǒng)分析已經(jīng)被大多數(shù)學(xué)者所接受。然而，從目前的研究結(jié)果來(lái)看，我們對(duì)中藥多組分、多靶點(diǎn)、多途徑的理解仍然很有限。過(guò)去認(rèn)為mRNA的水平可以反映出蛋白質(zhì)的表達(dá)，但后來(lái)的研究證明，細(xì)胞中蛋白質(zhì)的表達(dá)水平與其mRNA水平并沒有保持嚴(yán)格的一致性，所以僅通過(guò)mRNA不能準(zhǔn)確的推測(cè)出蛋白質(zhì)的表達(dá)水平[65]。因此，組學(xué)的研究不僅要強(qiáng)調(diào)一般水平或僅限于單一方面，多組學(xué)間應(yīng)該結(jié)合起來(lái)，合理整合、科學(xué)分析將更有助于系統(tǒng)深入地揭示中藥功效的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制。目前，多組學(xué)聯(lián)合應(yīng)用對(duì)中醫(yī)藥進(jìn)行的研究雖已開展，但總的來(lái)說(shuō)研究深度不夠，僅僅是表面結(jié)果和現(xiàn)象的結(jié)合，還未達(dá)到真正的融合，對(duì)中藥作用機(jī)制的研究也正處于起步階段，大部分研究?jī)H是檢測(cè)中藥調(diào)控相關(guān)基因和蛋白質(zhì)表達(dá)的變化，進(jìn)而預(yù)測(cè)所涉及的生物過(guò)程和代謝途徑，并沒有更加深入的對(duì)機(jī)理的研究[66]。如何把多組學(xué)技術(shù)進(jìn)行合理的融合和恰當(dāng)?shù)膶?duì)接，共同為揭示中醫(yī)藥的科學(xué)含義服務(wù)，是一項(xiàng)值得深入思考的課題。

隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，特別是組學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及多學(xué)科的交叉、融合，為中醫(yī)藥研究提供了新的平臺(tái)，給了我們更多研究復(fù)雜疾病和中醫(yī)證候的思路。多組學(xué)聯(lián)合也由理論在向?qū)嵺`不斷發(fā)展，許多探索在一層一層揭開多組學(xué)聯(lián)合應(yīng)用的面紗，這也為我們研究中藥藥理及其相關(guān)作用機(jī)制提供了諸多便利和途徑。多組學(xué)聯(lián)合應(yīng)用是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，運(yùn)用多種研究技術(shù)探索未知，將會(huì)帶來(lái)無(wú)限可能。而網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)可以把這些高通量的組學(xué)信息與中藥復(fù)方的化學(xué)成分相結(jié)合，構(gòu)建生物系統(tǒng)的相互作用網(wǎng)絡(luò)。多組學(xué)技術(shù)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和生物信息學(xué)的方法來(lái)闡釋中藥多組分在分子水平的協(xié)同作用，再結(jié)合整體水平中藥作用機(jī)制的研究，能夠幫助我們更精確地挖掘中藥復(fù)雜體系中的有效成分，尋找中藥核心的基因和蛋白靶標(biāo)，探索中藥發(fā)揮作用的生物途徑，揭示中藥的藥理學(xué)機(jī)制。