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方法文章

基于证候本体与多维定量关联计算平台的中药复方网络药理学分析

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DOI:

10.3791/68026

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2025年8月22日

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本文内容

摘要

我们提出一种基于SoFDA平台、网络药理学和中医(TCM)的“方剂-成分-靶点-通路-证候-疾病”网络构建方法。与当前主流的网络药理学方法相比,该网络引入了证候这一关键要素,体现了中医辨证论治的核心原则。

摘要

目前,中药方剂的网络药理学方法通过构建“方剂-成分-靶点-通路-疾病”网络,预测特定疾病的潜在活性成分及其作用机制。

辨证论治是中医的核心原则,体现了其整体性和动态性的诊疗理念,强调个体差异和疾病的发展过程。通过将证候特征整合到网络中,研究人员可以针对疾病的不同阶段开发多靶点药物,实现精准化和个体化的治疗。中医证候本体与多维定量关联计算平台(SoFDA)能够将中医证候纳入网络药理学分析之中。

本研究以苓桂术甘汤(方剂)为例,阐述其在治疗阳虚证和痰湿证型肥胖中的应用。我们首先从TCMSP数据库中鉴定出该方剂的关键活性成分,随后利用SoFDA构建疾病、证候、靶基因及信号通路之间的关联网络,最终整合上述数据,建立方剂-成分-靶点-通路-证候-疾病网络。

引言

通过结合中医辨证论治的理念,并利用SoFDA1,2平台,我们探索了一种新的网络药理学方法,即整合药理学,用于构建中药方剂的方剂-药物-靶点-通路-证候-疾病网络图谱。

与近年来流行的网络药理学方法相比,该方法融入了中医的证候要素。证候是中医特有的概念之一,是对疾病在发展过程中某一阶段病理性质的概括。

证候是中医诊断和治疗的基本模式。一种疾病可表现为多种证候,随着疾病的发生、发展和痊愈,证候也会相应地发生变化。

中医 practitioners 会使用不同的方剂治疗不同的证候。因此,将证候纳入网络药理学研究,是中医药理论创新和方法学改进的重要步骤3,4。

中医证候本体与多维定量关联计算平台(SoFDA)是由中国中医科学院开发的一个开源平台1,2。这是首个可获取的 中医证候本体集合,包含证候分类工具,以及与疾病和方剂相关的特征 关联信息,用于研究&....

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方案

服用苓桂术甘汤治疗 "阳虚证" 和 "痰湿证" 以腹型肥胖为例。苓桂术甘汤由4种草药组成: 茯苓 (涪陵) 桂枝 (桂枝),根茎 白术 (白术) 甘草根 和甘草(Gancao)。SoFDA 平台的网站为 http://www.tcmip.cn/Syndrome/front/#/。传统中药系统药理学(TCMSP)数据库的网站为 https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php

1. 筛选方剂中的活性成分

  1. 访问中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)8数据库。
  2. 在药材名称栏中依次输入茯苓、桂枝、白术和甘草,然后点击搜索。
  3. 点击OB旁边的按钮,在显示数值满足以下条件的项目:下拉菜单中选择大于或等于,并在下方数值栏中输入30.00。
  4. 点击DL的筛选按钮,在显示数值满足以下条件的项目:下拉菜单中选择大于或等....

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结果

根据生物利用度≥30%和药效团≥0.18%的标准,我们筛选出苓桂术甘汤中四种中药的103种活性成分。主要活性成分为槲皮素、山奈酚、柚皮素、β-谷甾醇和异鼠李素。该结果与江等人的实验室提取和筛选成分结果一致14。

对于苓桂术甘汤的痰湿证和阳虚证(图1),获得阳虚证腹型肥胖相关靶点328个(图2A),痰湿证相关靶点64个(图2B)。

针对基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析(图3),共对阳虚证(328个)和痰湿证(64个)的392个靶点进行了GO与KEGG通路富集分析,获得390条富集通路(其中GO通路346条,KEGG通路44条)(p ≤ 0.05),包括279个生物过程(BP)、35个分子功能(MF)和32个细胞组.......

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讨论

SoFDA 是首个面向中医证候的开源本体数据库,其数据和分析结果完全向公众开放。这种开源特性为研究人员提供了更大的灵活性。该平台采用基于相似性的关联评估系统,利用 Jaccard 或余弦相似性度量方法,对疾病-证候及方剂-证候之间的关联进行定量评估。这种动态建模能力使 SoFDA 能够更好地模拟疾病与证候的动态变化过程,而传统的网络药理学方法通常仅提供静态的网络分析结果。

SoFDA 与网络药理学分析的整合被认为是动态的,因为传统的网络药理学缺乏能够捕捉疾病动态进展(即证候转化)以及药物干预前后变化的数据库。此外,多靶点和多通路数据库的自动整合是 SoFDA 平台的内在优势和显著特征。

利用 SoFDA2 平台构建方剂-成分-靶点-证候-通路-疾病网络,可直观展示各处方治疗疾病时可能的活性成分、作用靶点、症状表现及关键影响通路,从而获得某方剂治疗某疾病的潜在作用机制。通过对疾病-证候-方剂关联性的定量计算,研究人员可开发针对疾病不同发展阶段的个体化、分期特异性精准用药方案。这不仅.......

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披露

所有作者均无利益冲突。

致谢

本研究由四川省科技计划项目(2024YFFK0158)、国家自然科学基金(82104716)、广东省研究生教育创新计划项目(2022SFKC073)、广东省自然科学基金项目(2023A1515220146)以及成都市科技项目(2024-YF05-00480-SN)资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Cytoscape(版本 3.9.1)美国国家人类基因组研究所 (NHGRI) https://cytoscape.org/
基因本体(Gene Ontology, GO)知识库全球核心生物数据资源https://www.geneontology.org/
KEGG:京都基因与基因组百科全书金久实实验室https://www.genome.jp/kegg/
SoFDA 平台中国中医科学院http://www.tcmip.cn/Syndrome/front/#/
STRING 12.0 网站全球生物数据联盟?ELIXIRhttps://cn.string-db.org/
TCMSP 平台浙江九维健康科技有限公司https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php
卫圣新在线网站NEWCOREhttps://www.bioinformatics.com.cn/

参考文献

  1. Zhang, Y., et al. SoFDA: an integrated web platform from syndrome ontology to network-based evaluation of disease-syndrome-formula associations for precision medicine. Sci Bull. 67, 1097-1101 (2022).
  2. Liu, Y., et al.

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