论建立基于网络生物学的现代中药创制方法学
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生物学理论和技术在中药现代研究中的应用摘要:传统中医药是祖国文化的瑰宝,也是世界医药的重要组成部分。
中药是携带着中医传统理论信息的载体,也是现代科技最易介入的物质实体,在生命科学、信息科学迅速发展的今天,利用先进科学技术,进行多学科合作,对中药的药理作用、作用机制、药物安全性和配伍规律进行研究,使传承与创新结合,将赋予中药全新的科学内涵。
关键词:中药现代研究;中药药理;生物学理论和技术随着“人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)”等重大科学项目的实施完成,人类后基因组时代已经到来。
生命科学研究的重心也随之转移到基因组的功能分析及其它组学上,包括研究RNA 转录过程的转录组学,研究某个过程中所有蛋白及其功能的蛋白组学,研究代谢产物的变化及代谢途径的代谢组学。
应用几个组学的理论与技术,可使中药的现代研究得以更加的深入。
本文将从基因组学和蛋白质组学对中药药物靶位的发现和鉴别, 代谢物组学对中药作用机理的阐明及中药的安全性和药效评价等方面进行中药现代研究的探讨,望广大科研工作者指正。
1 基因芯片技术在中药现代研究中的应用基因芯片(DNA Chips)技术是20世纪90年代发展起来的一门由分子生物学、微电子学、物理学、化学、计算机科学等多学科交叉融合而成的高新技术,是一种大规模集成的固相杂交,其基本原理是核酸分子杂交,即依据DNA 双链碱基互补配对、变性和复性的原理,以大量已知序列的寡核苷酸、cDNA或基因片段作探针,检测样品中哪些核酸序列互补,然后通过定性、定量分析得出待测样品的基因序列及表达的信息。
其突出的特点是集成化、微型化、自动化。
中药尤其是中药复方药物具有活性多组分、作用多靶点、多途径的特点,如何筛选出中药有效成分,并进行中药药理毒理学研究是中药研究的关键问题。
中药有效成分复杂,不同成分影响不同的基因表达,根据我们对中药几千年临床应用的经验,结合功能基因组学,应用基因芯片技术,分析中药中各个组分的基因表达谱,可瞬时、快速地筛选中药复方的有效成分。
支气管哮喘是临床比较常见的疾病。
哮喘属于中医“哮病”范畴,风痰阻肺是其病机。
三子养亲汤来源于《韩氏医通》,具有祛风化痰、降气平喘的功效。
药理研究发现[1],三子养亲汤具有抗炎、止咳、平喘、祛痰的药理作用,作为治疗支气管哮喘的常用方剂。
网络药理学是近年来发展起来的新型学科,已被广泛用于中药活性成分的筛选、作用靶点的预测、中药作用机制及疾病发生机制的推测[2-4]。
分子对接技术被用于理论验证受体与药物分子之间结合模式和亲合力[5-8]。
本研究基于网络药理学和分子对接技术,探讨三子养亲汤治疗支气管哮喘的潜在治疗作用,为三子养亲汤的临床应用和研究提供新的思路。
1材料与方法1.1三子养亲汤活性成分的搜集、筛选和成分靶点预测通过TCMSP数据库(http:///tcmsp.php)以“紫苏子”“莱菔子”“芥子”为关键词,检索各中药的化学成分,并以OB≥30%、DL≥0.18作为筛选条件,得到活性成分[5-8]。
同时,在TCMSP数据库TargetsInformation项下得到活性成分对应的靶标蛋白,并借助Uniprot(https:///)数据库转化为基因名。
1.2疾病靶点预测通过GeneCards数据库(http:// /)和OMIM数据库(https:///),获取支气管哮喘的靶点基因。
1.3网络构建用R软件,获取疾病与成分的共同靶点。
将共同靶点导入STRING在线软件,物种选为homo sapiens,最高置信度设置为0.9,去掉游离节点,获得PPI网络图。
用Cytoscape3.7.2软件进行拓扑分析,以种节点度(degree)值大于中位数作为筛选条件,确定关键靶点,探讨三子养亲汤的潜在物质基础和治疗支气管哮喘的关键靶点,并建立三子养亲汤药物-成分-靶点-疾病网络。
1.4GO和KEGG分析使用David[9](https://david. /)对网络中的共同靶点进行GO和KEGG分析。
GO分析选择生物过程(BiologiclProcess,BP)、细胞组分(Cellular Component,CC)和分子功能(Molecular Function,MF)3个模块绘制成条形图,并以P<0.05作为显著功能与通路的临界值。
医药行业智能化中药研发与生产方案第一章智能化中药研发概述 (2)1.1 智能化中药研发背景 (2)1.2 智能化中药研发意义 (2)1.3 智能化中药研发发展趋势 (3)第二章中药资源数据库构建 (3)2.1 中药资源数据库建设 (3)2.2 数据采集与整理 (4)2.3 数据挖掘与分析 (4)第三章智能化中药成分分析 (5)3.1 中药成分分析技术 (5)3.1.1 液相色谱质谱联用技术(LCMS) (5)3.1.2 气相色谱质谱联用技术(GCMS) (5)3.1.3 紫外可见光谱技术(UVVis) (5)3.2 智能化成分分析系统 (5)3.2.1 数据采集与处理模块 (5)3.2.2 成分识别与分析模块 (5)3.2.3 结果展示与报告模块 (5)3.3 成分分析数据应用 (6)3.3.1 中药质量控制 (6)3.3.2 中药药效物质基础研究 (6)3.3.3 中药新药研发 (6)3.3.4 中药生产过程优化 (6)3.3.5 中药临床应用 (6)第四章中药药效评估与优化 (6)4.1 中药药效评估方法 (6)4.2 智能化药效评估系统 (7)4.3 药效优化策略 (7)第五章智能化中药配方设计 (7)5.1 中药配方设计原则 (7)5.2 智能化配方设计方法 (8)5.3 配方优化与验证 (8)第六章中药生产工艺智能化 (9)6.1 中药生产工艺概述 (9)6.2 智能化生产工艺技术 (9)6.2.1 药材采集与处理智能化 (9)6.2.2 炮制工艺智能化 (9)6.2.3 提取与浓缩工艺智能化 (9)6.2.4 干燥与制剂工艺智能化 (9)6.3 生产过程监控与优化 (9)6.3.1 生产过程监控 (10)6.3.2 生产过程优化 (10)第七章智能化中药质量控制 (10)7.1 中药质量控制标准 (10)7.2 智能化质量控制技术 (11)7.3 质量追溯与监控 (11)第八章智能化中药生产设备与管理 (11)8.1 中药生产设备智能化改造 (11)8.2 智能化生产管理系统 (12)8.3 生产安全与环保 (12)第九章中药行业智能化政策与法规 (13)9.1 智能化中药政策环境 (13)9.1.1 国家层面政策环境 (13)9.1.2 地方层面政策环境 (13)9.2 智能化中药法规制定 (13)9.2.1 智能化中药法规体系 (13)9.2.2 智能化中药法规制定原则 (13)9.3 政策法规实施与监督 (14)9.3.1 政策法规实施 (14)9.3.2 监督管理 (14)第十章智能化中药研发与生产案例 (14)10.1 智能化中药研发成功案例 (14)10.1.1 案例一:基于大数据的中药成分分析 (14)10.1.2 案例二:基于人工智能的中药药效预测 (14)10.2 智能化中药生产应用案例 (14)10.2.1 案例一:智能化生产线提高生产效率 (14)10.2.2 案例二:智能化仓储管理系统优化库存管理 (15)10.3 案例分析与启示 (15)第一章智能化中药研发概述1.1 智能化中药研发背景科技的飞速发展,人工智能技术逐渐渗透到各个行业,医药行业作为关系国计民生的关键领域,智能化中药研发成为行业发展的必然趋势。
基于网络药理学的中药研究及中成药二次开发模式探讨*辛卫云,白明,苗明三河南中医学院,河南郑州450046摘要:网络药理学已用于药物、疾病以及药物-疾病网络的构建,并初步体现了网络药理学的独特优势。
但未来发展仍面临诸多挑战,主要体现在:①大部分图谱信息来源于不同的实验条件,网络药理学属于定量药理学或药物设计的学科范畴,其研究基础是从实验中获得的图谱数据,但由于目前用于网络计算的大部分图谱信息来源于不同的实验条件,在计算两个相似或相同的疾病时,具有很低的相关性,呈现出假阴性;②已经评价的小分子化合物及其作用靶点数量均有限,鉴于生物医学的发展进程,目前仅对部分小分子化合物在少数靶点蛋白上进行了筛选评价,因此不能揭示其完整的药理作用;③公用数据库的信息有限,目前国际上可以共享的数据库信息均倾向于某些热点研究领域,因此其信息均存在不同程度的局限性。
文献引用:辛卫云,白明,苗明三.基于网络药理学的中药研究及中成药二次开发模式探讨[J].中医学报,2016,31(1):92-95.关键词:中成药二次开发模式;网络药理学;中药研究DOI:10.16368/j.issn.1674-8999.2016.01.026中图分类号:R284.2文献标志码:A文章编号:1674-8999(2016)01-0092-04Chinese MedicineResearch and the Secondary Development Model ofTraditional Chinese Medicine Based on Network PharmacologyXIN Weiyun,BAI Ming,MIAO MingsanHenan University of Traditional Chinese Medicine,Zhengzhou Henan China450046Abstract:Network pharmacology has been used in the construction of drugs,disease and drug-disease networks with unique advan-tages.However,currently many challenges exist in the following aspects:①Most of the map information are obtained from different experiment conditions.Belonging to the areas of quantitative pharmacology and drug design,research of network pharmacology is based on data obtained from the Atlas experiment.However,as most of the network map calculation information are derived from different experiment conditions,very low correlation or even a false negative is presented in the calculation of two similar or identi-cal diseases.②There are limited number of small molecule compounds and their targets has been evaluated.Therefore the pharma-cological effect of the small molecule compounds can not be fully revealed.③The information obtained from the public database is quite limited,and only the database information in some hot research field can be shared internationally.Reference citation:XIN Weiyun,BAI Ming,MIAO Mingsan.Chinese MedicineResearch and the Secondary Development Model of Traditional Chinese Medicine Based on Network Pharmacology[J].Acta Chinese Medicine,2016,31(1):92-95.Key words:Secondary development model of TCM;Network pharmacology;Traditional Chinese medicine study*基金项目:道地药材深加工河南省工程实验室基金项目(2012-1431-10);河南省高校科技创新团队基金项目(2012IRTSTHN011);郑州市科技创新团队基金项目(131PCXTD612);河南中医学院中药新药创制与道地药材深加工协同创新中心基金项目{〔2012〕188-2}网络药理学是从系统生物学和生物网络平衡的角度阐释疾病的发生、发展过程。
中药网络药理学研究进展一、概述随着科技的飞速发展和人类对生命科学的深入探索,中药网络药理学作为新兴的研究领域,正逐渐展现出其在中药现代化和国际化进程中的巨大潜力。
中药网络药理学以网络生物学为基础,通过构建生物网络模型,深入剖析药物与生物系统之间的相互作用,从而揭示中药的作用机制和疗效。
传统中药以其独特的理论体系和治疗方式,在疾病防治中发挥着不可替代的作用。
由于中药成分的复杂性和作用机制的多样性,其科学内涵的阐释和现代化发展一直面临诸多挑战。
网络药理学的出现,为中药研究的创新发展提供了新的思路和方法。
借助计算机技术、系统生物学、多向药理学等多学科的交叉融合,网络药理学形成了以网络靶标为核心的技术体系,实现了成分靶标疾病的分子网络构建,为中药复杂作用模式的解析提供了有力工具。
近年来,中药网络药理学在中药药效物质发现、作用机制解析以及新药研发等方面取得了显著进展。
通过构建药物靶点网络,预测药物与生物分子的相互作用,揭示中药复杂组分与多重功效之间的交互规律,为中药的现代化和国际化提供了科学依据。
网络药理学在中药新药研发中的应用也日益广泛,通过筛选潜在的有效成分和靶点,为新药创制提供了新的策略和方向。
中药网络药理学研究仍面临诸多问题和挑战。
中药成分的复杂性和多样性给网络模型的构建和数据分析带来了巨大困难中药作用机制的复杂性和整体性也对网络药理学的应用提出了更高的要求。
未来中药网络药理学研究需要注重中药自身的特点,开发出适合中医药体系研究的网络药理学方法,同时加强多学科的交叉融合和创新发展,以推动中药研究的深入发展。
中药网络药理学作为新兴的研究领域,在中药现代化和国际化进程中具有重要的战略地位。
通过深入研究其基本原理和方法,加强技术应用和创新发展,有望为中药的科学内涵阐释和现代化发展提供新的思路和方法,推动中药在全球范围内的广泛应用和认可。
1. 中药网络药理学的概念与特点中药网络药理学强调整体性。
传统中药理论强调整体观念和辨证论治,而网络药理学则通过构建中药成分靶点疾病网络,从系统层面揭示中药的药效机制,体现了中药的整体性作用特点。
资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载网络药理学地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容网络药理学在现代中医药研究中的应用20141462 14硕士7班【摘要】:本文简要介绍了网络药理学的科学概念,分析网络药理学的特点,以及中药的作用特征,阐释两者结合的必要性以及优越性,综述了网络药理学在中药研究领域中的应用,并对其在中药研究中存在的问题进行阐明分析,最后对网络药理学与中药研究相结合推动中药发展作出了展望。
关键字:网络药理学、中药研究、应用现状中医药具有几千年的用药经验及50年的现代研究基础,是发现和创制新药的重要源泉。
中药是防病治病的物质基础,也是祖国传统医学传播的重要载体,蕴含着丰富的科学内涵和实用价值。
中药具有多成分、多靶点、多途径的复杂作用特征,这种复杂性使得中药药效物质基础不明确、作用机制不清楚、中药和中药材质量难以控制、缺乏科学合理有效的药效和安全性评价体系,从整体到组织器官、细胞和分子水平都很难进行全面系统地研究[1]。
这些大大限制了我国中医药的现代化和国际化的进程。
但是近 10 年来,随着现代基因组学、蛋白质组学、代谢组学等“组学”理论的发展,系统生物学视角的引入以及生物信息学的应用[2-3]。
网络药理学应运而生。
1.网络药理学的科学理念网络药理学是基于系统生物学的理论,对生物系统的网络分析,选取特定信号节点进行多靶点药物分子设计的新学科[4]。
网络药理学认为生命是一个复杂的过程和体系,疾病是由多个彼此之间存在着相互作用和动态变化的基因、蛋白引起的基本生理和病理现象[5]。
网络药理学融合了系统生物学和多向药理学的思想,将生物学网络与药物作用网络整合,分析药物在网络中与节点或网络模块的关系,由传统寻找单一靶点转向综合网络分析[4]。
网络药理学在中药领域中的研究进展与应用策略一、本文概述随着科技的进步和研究的深入,网络药理学作为一种新兴的研究方法,在中药领域中的应用日益受到关注。
网络药理学以网络生物学为基础,通过构建生物网络模型,研究药物与生物系统之间的相互作用,从而揭示药物的作用机制和疗效。
本文旨在综述网络药理学在中药领域中的研究进展,分析其在中药药效物质发现、作用机制解析以及新药研发等方面的应用策略,以期为推动中药现代化和国际化提供新的思路和方法。
本文将首先介绍网络药理学的基本原理和研究方法,然后重点分析网络药理学在中药领域的具体应用案例,包括中药药效物质的发现、中药作用机制的解析以及中药新药研发等方面。
还将探讨网络药理学在中药领域面临的挑战和未来的发展方向。
通过本文的综述,旨在为中药研究者和从业人员提供网络药理学在中药领域的应用参考,促进中药研究的创新和发展。
二、网络药理学的基本原理与方法网络药理学,作为一种新兴的研究范式,致力于整合生物网络、多组学数据以及计算生物学方法,以更全面、系统地理解药物与生物系统之间的相互作用。
在中药研究领域,网络药理学提供了一种全新的视角和策略,为深入探索中药的复杂作用机制提供了强大的技术支持。
网络药理学的基本原理在于,它认为药物与生物系统的交互作用是一个复杂的网络过程,而非单一的线性关系。
这一网络由多个生物分子(如基因、蛋白质、代谢物等)和它们之间的相互作用构成。
中药作为一种多成分、多靶点的复杂体系,其药效往往是通过与生物网络中的多个节点(即靶点)进行交互,从而发挥其整体疗效。
网络药理学的研究方法主要包括以下几个步骤:通过高通量技术(如基因芯片、蛋白质组学等)获取生物网络中的多组学数据;利用生物信息学方法对这些数据进行处理和分析,识别出与药物作用相关的关键节点和通路;通过实验验证这些预测结果,从而揭示药物的作用机制和药效物质基础。
在中药研究中,网络药理学的方法可以应用于以下几个方面:一是中药活性成分的筛选和鉴定,通过构建药物-靶点网络,预测药物的可能作用靶点;二是中药作用机制的解析,通过分析药物对生物网络的影响,揭示中药发挥疗效的分子机制;三是中药配伍规律的研究,通过网络药理学的方法,探究不同中药之间的相互作用和协同作用机制;四是中药新药的研发和优化,基于网络药理学的预测和分析,为新药的研发提供科学依据。