網(wǎng)絡(luò)藥理學在中藥防治乳腺癌中的應用進展

游雄斌 張 蓓 顧珍綺 章夢寧 趙 虹

乳腺癌作為全球女性最常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率和死亡率呈現(xiàn)出逐年上升態(tài)勢[1]。2018 年，全球約有209 萬女性患者新確診乳腺癌，約63 萬患者因此死亡[2-3]。國內(nèi)女性乳腺癌的發(fā)病率、死亡率在惡性腫瘤中排名首位[4]。乳腺癌與遺傳、環(huán)境及行為生活方式等因素密切相關(guān)[5]。乳腺癌治療目前以手術(shù)為主，化療、放療、內(nèi)分泌及分子靶向治療為輔助。中藥可以增強抵抗力，調(diào)節(jié)患者機能，預防乳腺癌的轉(zhuǎn)移、復發(fā)，促進術(shù)后恢復，減少放化療不良反應，延長患者生存時間，提高患者生活質(zhì)量[6-8]。隨著網(wǎng)絡(luò)藥理學逐漸興起，為中藥治療乳腺癌提供了理論支撐，為研究其治療機制提供了新思路、新方法。

1 網(wǎng)絡(luò)藥理學概述

網(wǎng)絡(luò)藥理學是通過現(xiàn)代計算機技術(shù)，將系統(tǒng)生物學、多向藥理學等相融合的新交叉型學科。網(wǎng)絡(luò)藥理學的概念在2007 年由英國學者Hopkins[9]首次提出。網(wǎng)絡(luò)藥理學通過構(gòu)建“藥物活性成分-疾病-靶點-通路”的網(wǎng)絡(luò)[10]，分析藥物的活性成分、靶點、通路以及和疾病在網(wǎng)絡(luò)中的相互作用關(guān)系，從而闡明中藥治療疾病的作用機制[11]。

近年來，網(wǎng)絡(luò)藥理學在中醫(yī)藥領(lǐng)域的研究越來越普及，為傳統(tǒng)中藥的作用機制闡釋提供新舉措和新思路[12-13]。2006 年，國務院頒布的《中醫(yī)藥創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）》[14]便提倡用數(shù)據(jù)挖掘等新技術(shù)分析總結(jié)名老中醫(yī)的學術(shù)思想、臨證經(jīng)驗等。2021 年，李梢等[15]起草《網(wǎng)絡(luò)藥理學評價方法指南》，進一步規(guī)范網(wǎng)絡(luò)藥理學的評價標準，加快基于“網(wǎng)絡(luò)靶標系統(tǒng)調(diào)節(jié)”的研發(fā)來指導臨床應用的節(jié)奏。基于網(wǎng)絡(luò)藥理學的中醫(yī)藥治療乳腺癌的研究，通過“藥物-成分-靶點-通路-疾病”的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，在分子、靶標層面實現(xiàn)了“多靶標、多組分”的探索，挖掘了其相互作用機制，揭示乳腺癌辨證論治的規(guī)律[16-18]。

2 基于網(wǎng)絡(luò)藥理學挖掘中藥的分析路線

文獻分析發(fā)現(xiàn)，當前利用網(wǎng)絡(luò)藥理學闡釋中藥治療疾病的作用機制過程大致包括五部分：（1）藥物活性成分、靶點獲取：利用數(shù)據(jù)庫、文獻檢索、儀器分析等手段收集藥物的成分，運用化合物靶蛋白數(shù)據(jù)庫以及反向分子對接等獲取相對應的藥物作用靶點。通過Uniprot 數(shù)據(jù)庫將得到的基因名規(guī)范為官方基因名稱。（2）疾病靶點獲取：通過多個疾病相關(guān)數(shù)據(jù)庫或聯(lián)合文獻挖掘等手段，獲取疾病靶點蛋白；（3）構(gòu)建“藥物-活性成分-核心靶點-疾病”網(wǎng)絡(luò)：在STRING 數(shù)據(jù)庫中，通過PPI 蛋白互作網(wǎng)絡(luò)對活性成分靶點與疾病靶點的交集靶點進行蛋白互作分析，同時在Cytoscape 軟件中構(gòu)建可視化網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲得到核心靶點、核心藥物活性成分等。（4）GO 分析和KEGG 通路富集分析：通過相關(guān)數(shù)據(jù)庫分析核心靶點的生物功能和信號通路。（5）實驗驗證：對預測的靶點、信號通路進行實驗驗證。

3 網(wǎng)絡(luò)藥理學在中藥防治乳腺癌中的應用進展

基于網(wǎng)絡(luò)藥理學從多維度研究中藥治療惡性腫瘤的作用機制是當下的熱點，其體現(xiàn)的系統(tǒng)性、整體性的理念與傳統(tǒng)中醫(yī)的“整體觀念”“辨證論治”思想不謀而合[19]。

3.1 闡明中藥的藥效成分 Zhang 等[20]查閱相關(guān)文獻和swissADME 平臺共收集到山慈菇65 個活性化合物，主要含菲類、二氫菲類、聯(lián)芐類、黃酮類、萜類、生物堿等。分子對接顯示，6 個化合物[gymconopin C、1-（3′-methoxy-4′-hydroxybenzyl）-4-methoxy-2，7-dihydroxyphenanthrene、5，7-dihydroxy-3-（3-hydroxyl-4-methoxy-benzyl）-6-methoxychroman-4-one、New Psoralen Isoflavones、blestrianol A、Chrysophanol]與6 個關(guān)鍵靶點[AR、PGR、HSP90AA1、Ptgs2、MMP9、TNF]的結(jié)合能顯著高于其他化合物，提示山慈菇對乳腺癌的治療作用可能通過以上化合物發(fā)揮作用。

Ma 等[21]利用高效液相色譜法（HPLC）構(gòu)建半枝蓮-白花蛇舌草水煎劑凍干粉（SHLP）的真實化學成分庫，鑒定出75 種成分。其主要成分黃芩黃素、黃芩素、芹黃素、異黃芩素、5，7，2′，5′-四羥基黃酮和5，7，2′，6′-四羥基黃酮等，參與調(diào)控PI3K-Akt、細胞周期、血管內(nèi)皮生長因子、Micro-RNAs 和NF-κB 等通路，經(jīng)流式細胞儀和caspase-3、8、9 活性檢測證實，SHLP 對乳腺癌4T1 細胞周期無明顯影響，但高劑量的SHLP 可誘導4T1 細胞凋亡?？梢?，誘導乳腺腫瘤細胞凋亡是SHLP 抗乳腺癌的作用機制之一。

He 等[22]從TCMSP 數(shù)據(jù)庫獲得復方苦參注射液的活性成分，以O(shè)B≥30%和DL≥0.18 篩選出33 種與抗乳腺癌相關(guān)的成分，構(gòu)建活性成分-腫瘤靶基因網(wǎng)絡(luò)得到活性成分有槲皮素、木犀草素、β-甾醇、柚皮素、菜籽素、豆甾醇、芒柄花素、薯蕷皂苷、三酰甘油和懷特酮等。GO 和KEGG 富集分析結(jié)果表明，活性成分可能通過甲狀腺激素、AGE-RAGE、PI3KAkt、p53 和HIF-1 信號通路實現(xiàn)抗乳腺癌作用。

3.2 預測藥物作用的潛在靶標 Liu 等[23]從癌癥基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫篩選出1439 個差異表達基因（DEGs），其中上調(diào)基因957 個，下調(diào)基因482 個。PPI 網(wǎng)絡(luò)拓撲分析得到TOP2A、INS、IL6、CCNB1、CENPA、CCNA2、AURKB、RAD51、CDC6、PLK1 等10個核心DEGs；分子對接發(fā)現(xiàn)，CCNB1 和CDC6 在黃芪多糖小分子中具有穩(wěn)定結(jié)合位點，細胞實驗進一步證明黃芪多糖對乳腺癌的干預可能會使CCNB1和CDC6 的表達顯著下調(diào)，而抑癌基因P53 的表達顯著上調(diào)。Wu 等[24]從基因表達譜數(shù)據(jù)庫（GEO）篩選GSE139038 數(shù)據(jù)集研究西黃丸的網(wǎng)絡(luò)藥理學，確定了1464 個DEGs（990 個下調(diào)基因和474 個上調(diào)基因）。功能富集分析表明，7 個核心靶點（FOS、MYC、JUN、PPARG、MMP9、PTGS2、SERPINE1）在IL-17、TLR 和TNF 信號通路中顯著富集。由此可知，抑制乳腺癌可通過靶向炎癥微環(huán)境中的多種蛋白和信號通路來實現(xiàn)。

Zhang 等[25]運用TCMSP、Malacards 和GeneCard數(shù)據(jù)庫及文獻補充篩選，預測夏枯草治療乳腺癌的作用機制，得到32 種有效成分及379 個核心靶點，分子對接顯示熊果酸、β-谷甾醇可與靶點（AKT1、EGFR、MYC 和VEGFA）成功對接，其中熊果酸與AKT1/VEGFA 結(jié)合，β-谷甾醇與EGFR/MYC 結(jié)合，通過ErbB 或雌激素途徑抑制乳腺癌生長。

3.3 預測藥物的信號通路和作用機制 Zeng 和Yang[26]以TCMDatabase＠Taiwan、TSPTM、Genecards、OMIM 數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，收集到陽和湯與HER2 陽性乳腺癌的90 個交集靶點。構(gòu)建PPI 互作網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)TP53、AKT1、EGFR、MYC、ERBB2、HSPAA1 和NFKB1基因可能是HER2 陽性乳腺癌的關(guān)鍵基因；通過DAVID 數(shù)據(jù)庫進行富集發(fā)現(xiàn)，RAS 信號通路、PI3KAkt 信號通路、MAPK 信號通路、FoxO 信號通路、HIF-1 信號通路、VEGF 信號通路、TGF-β 信號通路、Wnt 信號通路、Notch 信號通路等可能是陽和湯治療HER2 陽性乳腺癌的重要信號通路。

Xiao 等[27]基于網(wǎng)絡(luò)藥理學研究柴胡疏肝散治療乳腺癌的作用機制，運用Cytoscope 軟件構(gòu)建“化合物-靶標-通路-疾病”互作網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)HDAC1、HTT、AKT1 等核心靶點調(diào)控包括mRNA/RNA 分解代謝過程在內(nèi)的生物學過程。同時，董阿茹汗等[28]通過網(wǎng)絡(luò)藥理學發(fā)現(xiàn)，相關(guān)基因靶點通過調(diào)控類固醇激素相關(guān)受體活性、RNA 聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄因子活性、特定序列DNA 結(jié)合等分子功能可以影響激素信號通路及抗血管生成相關(guān)信號通路發(fā)揮抗癌作用。

3.4 解釋藥物的組方規(guī)律 官揚等[29]研究甘草-枳殼抗乳腺癌的網(wǎng)絡(luò)藥理學機制，發(fā)現(xiàn)枳殼中的橙皮素、谷固醇、川皮苷等作用于熱休克蛋白HSP90-α發(fā)揮抗乳腺癌作用；甘草中的槲皮素、桑辛素、異甘草素、食脂素、異鼠李素等成分作用于人表皮生長因子受體和雌激素受體起到協(xié)調(diào)增效作用。應證了“七情”配伍原則，為“藥對”配伍作用提供科學的解釋。逍遙散是治療肝郁氣滯型乳腺癌的傳統(tǒng)方劑，何燦封等[30]通過網(wǎng)絡(luò)藥理研究顯示，君藥柴胡含有效成分及靶點最多，方中以槲皮素、山奈酚和木犀草素為核心化合物在細胞增殖和凋亡、免疫功能、血管生成、骨質(zhì)破壞和藥物耐藥等方面起到重要作用，印證了逍遙散中的“君臣佐使”的組方規(guī)律。

3.5 探索中藥逆轉(zhuǎn)乳腺癌耐藥的作用新機制 王璐等[31]基于網(wǎng)絡(luò)藥理學探究化痰散結(jié)方逆轉(zhuǎn)阿霉素耐藥分子機制，經(jīng)Cytoscape3.4.0 軟件網(wǎng)絡(luò)拓撲分析發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵節(jié)點為Tp53、bcl-2、GSTP1、PI3K、mTOR 和ABCG-2。通過體外試驗驗證，化痰散結(jié)方可以通過抑制PI3K、p-mTOR 基因在PI3K-Akt-mTOR 通路上的表達，阻斷其信號傳導，加速誘導細胞凋亡，從而逆轉(zhuǎn)乳腺癌阿霉素或多柔比星耐藥。同時，也為探索中藥逆轉(zhuǎn)其他腫瘤化療耐藥機制提供借鑒。

4 小 結(jié)

通過近十年發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)藥理學廣泛運用于中藥作用機制的預測，在防治腫瘤相關(guān)疾病的研究中也取得了長足進展。不管是中藥單藥、藥對、復方還是單體成分的研究，都在分子層次闡釋其作用于多靶點、多通路的特點。并且在中藥多靶點分子藥物的開發(fā)、研究藥物組合方法、闡釋中醫(yī)證候和中成藥再評價等方面發(fā)揮著重要的作用[32-33]。

網(wǎng)絡(luò)藥理學研究目前處于起步階段，仍舊存在諸多挑戰(zhàn)：（1）不同數(shù)據(jù)庫間篩選標準并非完全統(tǒng)一，數(shù)據(jù)庫的準確性有待研究；（2）中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學得出的結(jié)果真實性仍需要體內(nèi)外實驗加以驗證，不能直接用于指導臨床；（3）通過數(shù)據(jù)庫檢索中藥有效成分，只能定性不能定量；（4）數(shù)據(jù)庫中的中藥活性成分提取體系未作明確說明。面對這些挑戰(zhàn)，眾學者也在探索解決方法。秦建平等[34]利用UPLC-Q-TOF-MS技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)庫查詢推斷天舒膠囊的活性成分；郭婷等[35]運用高通量測序技術(shù)，將多組學數(shù)據(jù)、實驗技術(shù)等與網(wǎng)絡(luò)藥理學相結(jié)合來探索中藥治療疾病的作用機制。隨著各類數(shù)據(jù)庫的不斷完善、網(wǎng)路算法的不斷優(yōu)化、中藥大數(shù)據(jù)研發(fā)的突破，網(wǎng)絡(luò)藥理學必將推動中醫(yī)藥的現(xiàn)代化，真正實現(xiàn)中西醫(yī)的有機結(jié)合。