网络药理学
- 格式:doc
- 大小:33.00 KB
- 文档页数:15
《网络药理学评价方法指南》解读一、本文概述《网络药理学评价方法指南》解读一文旨在全面解读和阐述网络药理学评价的方法论和应用实践。
网络药理学,作为一种新兴的研究领域,它整合了生物学、医学、药学、计算机科学等多个学科的知识和方法,为药物研发、疾病治疗以及健康管理等领域提供了新的视角和工具。
本文将从多个角度对《网络药理学评价方法指南》进行解读,包括其背景、目的、方法、应用以及意义等,以期为读者提供一个全面而深入的理解。
我们将介绍网络药理学的起源和发展,以及它在现代医学研究中的重要性。
然后,我们将详细阐述《网络药理学评价方法指南》中的核心评价方法和技术,包括网络构建、数据分析、模型验证等方面。
我们还将通过具体案例来展示这些方法在实际研究中的应用,并分析其优缺点和适用范围。
我们将对《网络药理学评价方法指南》的意义和价值进行总结和评价,展望网络药理学未来的发展趋势和前景。
希望通过本文的解读,能够帮助读者更好地理解和掌握网络药理学评价方法,为推动相关领域的研究和发展做出贡献。
二、网络药理学的基本原理网络药理学,作为一种新兴的研究领域,它借鉴了网络科学的理论和方法,以全面、系统地解析生物体系的复杂性和药物的作用机制。
其基本原理主要基于以下几个方面:系统生物学视角:网络药理学强调从整个生物系统的角度去理解药物的作用,而不仅仅是针对单一的分子或基因。
它认为,药物在生物体内的作用是一个复杂的网络过程,涉及多个分子、细胞、组织和器官的交互作用。
网络构建与分析:网络药理学通过构建生物网络(如蛋白质-蛋白质交互网络、基因调控网络等)来模拟生物系统的复杂性和动态性。
通过对这些网络的分析,可以揭示药物在生物体内的作用路径和机制。
多组学数据整合:网络药理学强调整合多组学数据(如基因组学、转录组学、蛋白质组学等),以获取更全面、更深入的药物作用信息。
这些数据可以提供药物在生物体内作用的分子基础,有助于预测药物的效果和副作用。
药物靶点预测:通过网络药理学的方法,可以预测药物在生物体内的潜在靶点。
网络药理学中药复方作用机制研究新视角一、本文概述随着现代生物技术的飞速发展,网络药理学作为一种新兴的研究方法,正逐渐在中药复方作用机制的研究中展现出其独特的优势。
本文旨在探讨网络药理学在中药复方作用机制研究中的新视角,以期为中药现代化和国际化提供新的思路和方法。
网络药理学强调从整体和系统的角度研究药物与生物系统的相互作用,通过构建复杂的生物网络,深入揭示药物作用的多成分、多靶点、多途径协同作用机制。
中药复方作为中医药学的重要组成部分,其独特的疗效和复杂的作用机制一直是研究的热点和难点。
传统的中药研究方法往往侧重于单一成分或单一靶点的分析,难以全面揭示中药复方的整体作用机制。
因此,将网络药理学引入中药复方作用机制的研究,具有重要的理论和实践意义。
本文首先介绍了网络药理学的基本原理和研究方法,然后阐述了中药复方作用机制的复杂性和网络药理学的适用性。
在此基础上,通过实例分析,展示了网络药理学在中药复方作用机制研究中的具体应用和取得的成果。
本文还探讨了网络药理学在中药复方作用机制研究中面临的挑战和未来的发展方向。
通过本文的阐述,我们期望能够为中药复方作用机制的研究提供新的视角和方法,推动中药现代化和国际化进程,为人类的健康事业做出更大的贡献。
二、中药复方作用机制的传统研究方法及其局限性中药复方作为中医药学的重要组成部分,其独特的疗效和广泛的应用一直受到国内外学者的关注。
然而,传统的中药复方作用机制研究方法往往存在着一些局限性,这些局限性在一定程度上制约了中药复方现代化和国际化的发展。
传统的研究方法主要依赖于对单味药材的化学成分分析和药理作用研究,以及基于临床经验的复方配伍规律总结。
这些方法虽然在一定程度上揭示了中药复方的部分作用机制,但由于中药复方成分复杂、多组分多靶点作用等特点,这些方法难以全面深入地揭示中药复方在生物体内的整体作用机制和分子网络调控关系。
传统的研究方法往往忽视了中药复方在生物体内的动态变化过程,以及不同成分之间的相互作用和影响。
网络药理学在现代中药研究中的应用胡佳伟20141525 14硕士7班【摘要】:本文简要介绍了网络药理学科学概念及发展,结合网络药理学特点,综合中药及其复方具有多成分、多靶点、协同作用的特点,阐述两者现代研究中结合与应用。
网络药理学具有整体性、系统性的特点, 这与中医药整体观与辩证论治的原则不谋而合。
本文对现阶段中医药现代化的机遇与挑战、网络药理学形成的概况及其在中医药研究中的初步应用做了简要综述, 主要介绍了网络药理学的原理及其在中药现代化中的作用及应用。
关键字:网络药理学、现代中药研究、应用现状中医药是中国优秀传统文化的瑰宝, 是数千年实践经验的集结, 经过历代医家不断的发展创新, 取优弃粕, 逐渐形成了系统的中医药理论及独特的学术体系, 在人类防病治病、维护健康中作出了巨大的贡献, 而“整体观”、“辨证论治”和“个体诊治”即是其精髓所在。
随着单靶点高选择性的化学药物在临床应用上的毒副作用大、对复杂疾病的治疗效果差等缺点, 公众“回归自然”的呼声越来越高, 国际社会逐渐形成一股中医药热。
中药具有针对证候进行治疗的特点。
但是,网络药理学是西方学者提出来的,它是以现代医药学数据库为基础,通过网络方法进行构建的[1]。
所以进行中医药与现代医学进行嫁接是中药网络药理学的一个桥梁,病症结合是一个行之有效的方法。
中药具有多成分综合作用的特点。
网络药理学(network pharmacology) 概念应运而生。
1、网络药理学的概念及其特点网络药理学是在系统生物学与计算机技术高速发展的基础上发展起来的, 基于“疾病基因靶点药物”相互作用网络的基础上, 通过网络分析, 系统综合地观察药物对疾病网络的干预与影响, 揭示多分子药物协同作用于人体的奥秘[2]。
这与中医学从整体的角度去诊治疾病的理论, 中药及其复方的多成分、多途径、多靶点协同作用的原理殊途同归, 无疑为跨越中西医间的鸿沟架起了桥梁, 为中医药的现代化和国际化指明了方向。
网络药理学技术及其应用在当今数字时代,网络药理学已经成为了药理学研究领域中最为火热的领域之一。
网络药理学是利用计算机及相关技术构建起来的一种全新的分析和研究药物与疾病关系的手段,其重要性得到了越来越多的人认识和关注。
在本文中,我们将会深入探讨网络药理学技术及其应用,解析网络药理学的相关知识,以及它在药理学、医学和生物学研究上的应用。
一、网络药理学的主要内容网络药理学不同于传统药理学,其主要内容是建立药物与其作用靶标、基因和生物通路之间的关联网络,从而分析药物与疾病的相关性。
网络药理学的研究方法主要包括基于分子的网络分析、系统药理学和计算机预测方法。
其中,基于分子的网络分析是网络药理学最核心的研究方法。
它依据大量的生物学信息,例如基因表达、蛋白质相互作用、信号通路、细胞过程和生物分子结构信息等数据,构建药物、作用靶标、基因和生物通路之间的关联网络图。
这种依赖生物信息技术的大数据分析方法,能够为以往单一分子和病理生理研究方式提供更全面、更深入的视角。
二、网络药理学技术的发展历程网络药理学技术的发展源远流长。
在1990年代初期,生物信息学技术的出现加快了药物研究和发展进程。
而基于蛋白质相互作用的研究手段,则是网络药理学技术发展的标志性事件。
此后,网络药理学技术又相继引入了机器学习、人工智能、虚拟筛选等先进的计算技术,使得网络药理学的研究进程不断迈向更深入的层面。
现在,随着计算机技术和生物学科学的不断发展壮大,网络药理学已经成为了药物研究和开发的一个重要领域。
三、网络药理学在药理学、医学和生物学研究上的应用网络药理学技术可以为药物研究和设计提供更加明确的指导意义。
例如,当研究人员借助于网络药理学技术找到了药物靶点之后,就会有进一步的机会鉴定和发掘新型药物的适合靶标,或者寻找一些目前已有药物的改进方向。
此外,网络药理学技术还能够在诊断和治疗疾病方面发挥重要作用。
通过计算机模拟和虚拟筛选等技术,研究人员可以针对特定疾病,快速地筛选出最为适合的药物,辅助医生做出更加科学的治疗方案,增强患者的治疗效果和生存率。
网络药理学研究方法与趋势1. 网络药理学简介网络药理学是药物研究的新兴领域,随着计算机与网络技术的飞速发展,网络药理学得以迅速发展。
网络药理学主要是研究药物的作用机理以及药物在人体内的代谢变化、药效、药物副作用等方面的信息。
2. 网络药理学研究方法2.1 组合药物作用机制的分析网络药理学可以通过对多种药物的作用机制的分析,确定哪些药物可以在治疗时进行组合,从而提高治疗的效果。
2.2 生物信息学技术的应用生物信息学是网络药理学一个不可或缺的研究方法,可以通过大规模的DNA、RNA和蛋白石质信息及传递途径信号互补的收集和处理,对药物与人体之间的相互作用项进行分析,并确定药物的作用机制。
2.3 数据挖掘技术的应用网络药理学依托于海量的基因、蛋白、药物及疾病的数据资源,利用数据挖掘技术分析关键基因、药物靶点、通路,为药物筛选和药效评估提供支持。
2.4 药物动力学和药效学模拟方法药物动力学和药效学模拟方法是网络药理学的另一个重要方法,可以通过计算机模拟药物在人体内的运行和代谢途径,预测药物的药效、剂量和使用方式等信息。
3. 网络药理学的未来趋势随着人们的生活水平的提高和生命寿命的延长,人们对药物的需求也越来越高。
网络药理学的未来趋势在于以下几个方向:3.1 新的数据资源随着科技的快速发展,大规模生物样本的数据处理,引入新的计算机处理方法的大数据资源存储系统对网络药理学的发展产生很大影响。
3.2 人工智能技术的普及人工智能技术是网络药理学未来的重要发展方向之一,可以帮助药物研究人员更好地理解药物在人体内的作用机理。
3.3 靶点药物和个性化治疗的发展随着以基因或蛋白为靶点的药物的研究和开发,个性化治疗将成为药物研究的一个重要方向。
3.4 药物开发过程的加速网络药理学有助于加快药物研发流程,从而更快地将药物送到医疗市场中。
4. 结论网络药理学是药物研究的新兴领域,是药物领域中的重要研究方法。
网络药理学可以使用生物信息学技术、数据挖掘技术等方法,对药物的作用机制和药效进行分析,为药物研究提供了重要的支持。
网络药理学整体研究思路“网络药理学”新概念01目录CONTENTS 0203040506“网络药理学”在中药研究中的应用“网络药理学”研究思路疾病靶点及靶点-靶点相互作用数据的获得中药有效成分的查找和基于ADME参数的成分筛选中药单体成分/化合物的靶点预测07基于Cytoscape构建网络08关键靶点的通路分析01“网络药理学”新概念目录CONTENTSNat Chem Biol. 2008, 4(11):682-90.Ø“网络药理学”提出的背景Ø研发模式的转换ü新药研发速率降低,开发难度不断增大üⅡ期和Ⅲ期临床试验失败率高ü新药研发失败的原因:缺乏有效性和安全性(占到总研发失败的30%)针对单一靶点研发高选择性药物疾病-单靶点-单药物多向药理学药物作用于生物网络疾病-多靶点-单药物网络药理学网络药理学是从系统生物学(systems biology )和生物网络平衡的角度阐释疾病发生发展过程,从改善或恢复网络平衡的整体观角度认识药物与机体间的相互作用并指导新药研发。
周文霞,网络药理学:认识药物及发现药物的新理念. 201202“网络药理学”在中药研究中的应用目录CONTENTSØ中药复方研究的瓶颈中药复方的特点ü药味多,成分多ü多靶点,多途径,多环节ü成分之间的相互作用ü靶点之间相互作用中药复方的研究瓶颈ü中药物质基础不明ü作用机制不清ü基础研究与临床研究脱节中医药发展及现代化遭遇困境Ø“网络药理学”与中药复方研究的契合中医药研究特色ü整体观ü辩证论治ü方剂用药网络药理学研究特色ü整体性ü系统性ü考虑相互作用完 全契 合u 阐述中药作用机制u 发现中药药效物质同病异治异病同治Ø“网络药理学”在中药复方/单体中的应用与发展n Pubmed中检索“network pharmacolgoy”“traditional Chinese Medicine”Ø“网络药理学”在中药复方/单体中的应用与发展n 发表论文概况Journal of Ethnopharmacolgoy (IF:3.115)China Journal of Chinese Material Medica Scientific Reports (IF:4.122)Zhongguo Zhongyao Zazhi Plos One (IF:2.766)Evidence Based Complementary and Alternative Medicine (IF :2.064) Others Acta Pharmaceutica Sinica (IF:6.041)Molecular Biosystems (IF:2.759)Frontiers in Pharmacology (IF:3.831)Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis (IF:2.831)“网络药理学”在中药研究中的应用Ø“网络药理学”在中药复方/单体中的应用与发展n 申请基金概况20092010201120122013201420152016201720182019051015“网络药理学”为关键词“基因网络”为关键词200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019510项目名称ü基于多组分药代动力学和网络药理学的北豆根抗心衰缺血性药效物质基础及作用机制研究ü基于代谢组学和网络药理学策略研究鬼针草抗高血脂效应物质及作用机制ü基于网络药理学研究中药肾康丸治疗糖尿病肾病的分子机制ü基于网络药理学清热燥湿中药调节脂质代谢药效物质及作用机制研究03“网络药理学”整体研究思路目录CONTENTS“网络药理学”整体研究思路疾病/证候靶点预测有效成分中药复方获取靶点构建药物-靶点-疾病网络网络分析机制预测公共数据库软件计算高通量测序映射“网络药理学”整体研究思路网络分析网络预测规律揭示实验验证扩展应用数据库技术ü文献检索ü数据检索ü数据提取ü数据整合ü 计 算建模及分析技术ü网络构建ü关键节点分析ü关键模块分析ü关键通路分析实验技术ü分子水平ü细胞水平ü整体水平04疾病靶点及靶点-靶点相互作用数据的获得目录CONTENTSØOMIM数据库 /输入疾病名称点击进行检索ØOMIM 数据库下载基因列表# 表述一个描述性的条目,通常是表型*表示一个基因收集带有*条目的靶点疾病靶点Ø常用疾病靶点数据库üTTD 数据库(Therapeutic Target Database)/ttd/üDrugbank 数据库http://www.drugbank.ca/üKEGG 数据库http://www.keg.jp/üGAD数据库/üPharmGkb 数据库/ØSTRING 数据库 /蛋白名称蛋白名称组织类型检索ØSTRING 数据库DRD2人类疾病靶点及靶点-靶点间相互作用数据的获取ØSTRING 数据库相互作用的蛋白名称置信度得分目录05中药有效成分的查找和基于ADME参数的成分筛选CONTENTSØTCMSP数据库-中药系统药理学数据库和分析平台.hk/LSP/tcmsp.php汉字,汉语拼音ØTCMSP 数据库-中药系统药理学数据库和分析平台化合物靶点疾病MW:分子量 180-500较适合AlogP: 脱水分配系数 <5Hdon: 氢键供体数 <5Hacc: 氢键受体数 <10OB: 生物利用度≧30%Caco-2: 药物对小肠上皮细胞的穿透性 ≧-0.4BBB: 血脑屏障 ≧ -0.3DL : 类药性 ≧ 0.18ØTCMSP数据库-中药系统药理学数据库和分析平台靶点ØTCMSP数据库-中药系统药理学数据库和分析平台疾病目录06中药单体成分/化合物的靶点预测CONTENTSØSTITCH http://stitch.embl.de名称检索多重名称检索化学结构检索蛋白序列检索输入化学式名称种类名称小檗碱人类ØSTITCH http://stitch.embl.de化合物靶点置信度得分目录07基于Cytoscape网络构建CONTENTS下载地址:/JA V A 8.0控制面板网络图结果插件控制面板工具栏ØCytoscape 操作页面介绍Ø以药物-靶点网络为例映射药物靶点疾病靶点药物治疗疾病的靶点药物一列,靶点一列,且每横行药物与靶点对应靶点名称化合物名称在Excel表格中整理相应信息ØCytoscape构建网络File ---- Import ---- network ---- file ---选择准备好的EXCEL 和TXT文件初始点终点Ø网络的调节填充颜色高度字体颜色字体大小形状08关键靶点机制预测分析目录CONTENTSØDA VID https:///输入基因序列选择序列类型ØDA VID https:///点击Chart点击下载文件ØDA VID https:///点击Chart点击下载文件谢谢观看THANK YOU。
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。
网络药理学研究方案第1篇网络药理学研究方案一、研究背景随着生物信息学技术的飞速发展,网络药理学作为一种新兴的研究方法,在药物研发领域发挥着越来越重要的作用。
它通过构建药物-靶点-疾病网络,揭示药物作用的分子机制,为药物重新定位和新药发现提供理论依据。
本研究旨在运用网络药理学方法,探索某药物的作用机制及潜在适应症。
二、研究目标1. 构建药物-靶点-疾病网络,分析药物作用的分子机制。
2. 探索药物在不同疾病中的作用,挖掘潜在适应症。
3. 为药物的临床应用和新药研发提供理论依据。
三、研究方法1. 数据收集收集相关药物、靶点、疾病等生物信息数据,包括基因序列、蛋白质结构、药物化学结构、疾病相关信息等。
2. 网络构建利用收集的数据,构建药物-靶点-疾病网络。
通过网络拓扑分析,筛选关键节点,揭示药物作用的分子机制。
3. 靶点验证采用生物信息学方法,对筛选出的关键靶点进行功能注释和富集分析,验证其与疾病的相关性。
4. 药物作用分析分析药物与关键靶点的相互作用,探讨药物在不同疾病中的作用机制。
5. 潜在适应症挖掘结合药物作用机制,挖掘药物在已知疾病以外的潜在适应症。
四、研究步骤1. 数据收集与整理收集相关药物、靶点、疾病等生物信息数据,进行整理和预处理。
2. 网络构建与关键节点筛选利用生物信息学方法,构建药物-靶点-疾病网络,筛选关键节点。
3. 靶点功能注释与富集分析对筛选出的关键靶点进行功能注释和富集分析,验证其与疾病的相关性。
4. 药物作用机制分析分析药物与关键靶点的相互作用,探讨药物在不同疾病中的作用机制。
5. 潜在适应症挖掘与分析结合药物作用机制,挖掘药物在已知疾病以外的潜在适应症。
五、预期成果1. 揭示药物作用的分子机制,为药物的临床应用提供理论依据。
2. 发现药物在新适应症领域的应用前景,为药物重新定位和新药研发提供线索。
3. 为我国药物研发领域的发展做出贡献。
六、研究期限本方案研究期限为三年,具体时间安排如下:1. 第一年:数据收集与整理,网络构建与关键节点筛选。
网络药理学的运用药理学论文中药是复杂化学体系,中药的疗效是中药的化学物质作用于人体,使机体的生理机能或生化反应发生变化的复杂过程。
一般认为,中药具有“多成分、多靶点、低亲和力、低选择性”作用特点,如何用现代语言阐释中药的药效物质基础和作用机制一直是研究的难点和关键点。
近年来,网络药理学是通过网络方法来分析药物、靶点和疾病之间的相互关系[1-2],已经逐步取代了以往单一“基因-疾病-药物”的传统新药研发思想。
目前网络药理学已经成为新药研发理论方法的一个研究热点[3-5],并且受到中医药学者的高度关注,积极探索网络药理学的技术和方法应用到中药研究。
但是,笔者认为,中药网络药理学必须结合中药本身的特点,加强中药体内ADME过程研究,明确中药的入血成分及其达靶成分,然后通过网络药理学阐释其药理作用及其作用机制,从而用现代技术诠释中药的药效物质基础及其作用特点。
1网络药理学的概况在过去的10多年中,新药研发的失败率不断增高,面临困境[6],这不是技术问题,而是哲学问题,与疾病相关单靶点高选择性药物设计的主导思想是同时发生的。
随着现代生命科学技术的发展,人类对疾病的生物学本质认识不断深化,西方医药界逐渐认识到多基因、多环境因素及其相互作用引起的复杂性疾病。
2007年,AndrewLHopkins提出了网络药理学,将成为新药研发领域里新的发展方向[7-8]。
网络药理学是在系统生物学和多向药理学快速发展的基础上建立起来的,它是在生物网络中各生物实体(疾病、表型、基因、靶标、药物等)相互作用的基础上,通过系统分析方法,观察药物对生物网络的作用和影响,使药物的研发更能针对疾病的实际情况,提高研发成功率。
网络药理学理解复杂的生物系统不仅仅需要实验,同样也需要计算方式的支撑。
计算方法能够使网络药理学在复杂生物相互作用网络中获取整体、机制性信息,并能够发现新药靶标以及特效药的组合。
尽管在网络药理学中的计算方法还处于实用建模和理论探索阶段,但是它已经为制药业面临的关键科学问题提供了一个很好的基础。
网络药理学网络药理学是研究药物作用、代谢、药动学等药理学领域的一种新方法。
它的出现与网络技术和计算机技术的迅速发展有着密切的关系。
网络药理学可以通过以往无法想象的大规模实验数据、蛋白质结构、基因组信息和生物网络信息等,对药物的成分、靶点和药效进行系统分析和预测。
同时,它还可以有效地优化药物研发的流程,提高研究效率和成功率,加速新药的开发和上市。
网络药理学的发展历程与药物研究相关的数据引发了网络药理学思路的提出,大体可以分为以下几个阶段:1. 分子药理学阶段在20世纪60年代,分子生物学和生物化学的高速发展,为了解药物作用模式和药效提供了重要基础。
分子药理学是发展到最初的网络药理学阶段,尝试将药物与基因组学和蛋白质组学等实验方法相结合,探索药物对特定蛋白的亲和力和反应过程,为药物发现和开发提供了更多信息。
2. 基于化学结构的药物设计阶段随着物理化学技术的可靠性和计算机技术的进步,药物设计开始向基于结构的药物设计转变,直接通过计算机预测药物分子与靶蛋白的亲和力和反应过程,节省了大量的实验时间和经济成本。
如几药物设计技术和分子对接技术等就属于这一类。
3. 系统药理学阶段随着大规模基因测序和干扰技术的发展,专家们认识到组学数据变得越来越显著。
于是,系统药理学(Systems pharmocology)概念应运而生,涵盖了分子药理学、生物信息学及系统生物学等诸多学科。
它将组织和器官、微生物和宿主、人类和环境之间的复杂网络联系上,可以同时考虑宿主和微生物体内所有对药物反应的重要因素。
4. 网络药理学阶段网络药理学是最后一个发展足够长时间的阶段。
它以大规模网络分析为基础,将分子药理学、基于化学结构的药物设计和系统药理学等之前研究方法的优势整合在一起。
网络药理学的模型为通达性、代谢和作用三环节的相互衔接提供了更加全面的考虑,模拟虚拟患者、药物预测和多维度信息和药物安全监测等方面带来了便利。
网络药理学的主要内容网络药理学包含许多研究内容,以下是其中的主要几个方面。
网络药理学的研究思路与方法网络药理学是一门结合了生物信息学、系统生物学、药理学和计算机科学的交叉学科,它的出现为药物研发和临床治疗提供了新的思路和方法。
在当今大数据时代,网络药理学的研究思路与方法愈发重要,它可以帮助科研人员更好地理解药物的作用机制、寻找新的药物靶点以及预测药物的副作用。
本文将介绍网络药理学的研究思路与方法,以期为相关领域的研究者提供一些启发和帮助。
首先,网络药理学的研究思路主要包括以下几个方面,药物靶点预测、药物相互作用网络分析、药物副作用预测和药物再利用等。
其中,药物靶点预测是网络药理学的重要研究内容之一。
通过分析药物与蛋白质相互作用网络,可以预测药物的潜在靶点,为新药物研发提供线索。
此外,药物相互作用网络分析可以帮助科研人员理解药物之间的相互作用关系,为多药联合治疗提供理论依据。
而药物副作用预测则可以帮助科研人员及时发现和预防药物的不良反应,保障临床用药的安全性。
最后,药物再利用是网络药理学的另一个研究热点,通过挖掘已有药物的新适应症,可以节约药物研发成本,加快新药上市进程。
其次,网络药理学的研究方法主要包括生物信息学分析、系统生物学建模、计算机模拟和实验验证等。
在进行药物靶点预测时,科研人员通常会运用生物信息学分析技术,通过挖掘基因组、蛋白质组和基因表达谱数据,筛选出与药物作用相关的候选靶点。
而在进行药物相互作用网络分析时,则需要运用系统生物学建模的方法,构建药物相互作用网络模型,揭示药物之间的相互作用关系。
此外,计算机模拟技术也是网络药理学研究的重要手段之一,通过建立药物-靶点相互作用的计算模型,可以预测药物的活性和选择性。
最后,实验验证是网络药理学研究的重要环节,只有通过实验验证,才能验证网络分析和计算模拟的结果的准确性和可靠性。
综上所述,网络药理学的研究思路与方法是一个多学科交叉融合的领域,它为药物研发和临床治疗提供了新的思路和方法。
在未来,随着大数据和人工智能技术的不断发展,网络药理学必将迎来更加广阔的发展空间,为药物研发和临床治疗带来更多的创新和突破。
现代经济信息322网络药理学的研究进展和发展前景刘 丹 白城医学高等专科学校摘要:在经济与科学技术的快速发展之下,制药技术也取得了显著的发展成果,依托现代化的先进制药技术研制成功的诸多药物在人们的疾病预后中发挥着非常重要的作用,促进了人们身体的尽快康复。
随着网络药理学的诞生,要求药理研究人员借助于现代化技术对于药物研发模式进行研究与改进,逐渐转变常规的研发理念,从多靶点与复杂疾病关系角度,形成一种新型的药物研发模式,以此通过该模式研制的药物治疗更多疾病。
基于此本文以网络药理学为研究对象,对其概念、现阶段的研究情况以及未来的研究前景进行了综合探究,以此为网络药理学的长远可持续发展提供助益。
关键词:网络药理学;进展;前景;研究中图分类号:R96 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2018)030-0322-01常规的药物治疗疾病时,基本为单一靶点控制与治疗疾病,从功能基因组角度分析药物对应一种疾病的干预情况可知效果一般,而且用于较为复杂疾病的治疗中治疗难度非常大,所以该种传统的药物研发方法已经不适应当前多种复杂疾病的治疗需要,导致当前新药研制的成功率非常低,不利于制药行业发展以及人们疾病的有效治疗,所以在目前的新药研制中需要研究人员做好复杂疾病的多靶点、基因治疗药物的网络药理学研究。
一、网络药理学概述该理念由英国药理学家在2007年提出,一经提出便引起了药理学界的热烈探讨,该学者在发表的文章中指出“网络药理学”可以作为新型的药物研究范式。
分析该理念可知其应用的基础为计算机技术、系统生物学、基因冗余度、网络生物学等多种新兴的技术与理念,可以对疾病的发展变化过程进行详细的阐述,借助于网络平衡角度来对患者疾病应用药物治疗的整个相互作用过程进行分析,之后对于药物、蛋白、基因以及疾病网络库中的信息,借助于软件分析手段进行筛选、预测,基于网络得出患者用药后的疗效以及不良反应、并发症情况,准确揭示药物与患者机体之间的关系,从而研制出更有利于多靶点治疗难以治愈的复杂疾病的药物[1]。
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]。
目前,网络药理学的研究思路通常分为两类:一是根据公共数据库和公开发表的已有数据,建立特定药物作用机制网络预测模型,预测药物作用靶点,并从生物网络平衡的角度解析药物作用机制。
如Gu J等[6]运用虚拟筛选和网络预测技术对大黄二蒽酮A、大黄二蒽酮C、番泻苷C等几种从未报道过具有抗2型糖尿病作用的成分进行预测并获得成功。
二是利用各种组学技术以及高内涵和高通量,采用生物信息学的手段分析和构建药物-靶点-疾病网络,建立预测模型,进而解析所研究药物的网络药理学机制[7]。
如运用网络靶标预测中药方剂六味地黄丸食欲治疗的疾病和机制[8],以及对复方丹参方的网络药理学研究[9].2.中医药与网络药理学的联系中医治病注重辨证论治,强调从整体把握病因、病机的传变规律; 而方剂配伍则注重“君臣佐使”,通过多味中药的互相配合来实现对机体失衡状态的修正。
中医药学的这些理念体现了多成分、多靶点及系统调控的思想,与网络药理学的研究思路有许多相似之处[10]。
借鉴经典网络药理学的方法,研究者可以从临床典型证候患者的组学信息中可构建证候对应的生物网络,即“病-证相关网络”进而从单味药及传统方剂中可发现有效成分组,进而针对多靶标设计,发现中药新药。
3.网络药理学与中医药的结合3.1网络药理学与中医证候生物学基础研究中医学的基本特点在于整体观和辩证论治, 以病证结合、方证相应, 即“病证方”结合的诊疗模式为特色。
证候是中医学整体观、辨证论治、复方干预这一特色诊疗体系的核心内容。
从辨证论治的思维过程来看,病-证-方对应关系是一个动态演变的辨证统一过程,优势在于从整体把握人体功能状态,注重宏观表征对机体状态进行认知和分类,然而也存在主观性较大等局限,如何建立起符合中医自身规律的临床疗效评价方法和标准,是目前现代中医发展遇到的一个瓶颈。
在此情况下,网络药理学应运而生,其不仅是一种新药研发的方法,更适合中医病-证-方对应关系的研究思路[11]。
何小娟[12]等基于寒热症候分类的类风湿性关节炎(RA)疾病建立了蛋白质与蛋白质相互作用的网络,并发现其药物靶标,从反向论证其药物疗效。
从收集完备的数据集合用于构建病-证-方对应关系网络[13]出发,构建关系网络后,在利用细胞模型、动物模型对病-证-方对应关系等各层面的靶点和病理通路进行实验验证[14]。
基于网络药理学的病-证-方对应关系能够从宏观体征、病理机制、中药药效物质基础等多靶点、多途径、多层面进行综合分析,形成全面的评价体系与策略。
3.2网络药理学与中药药效物质基础的研究中药药效物质是指中药及复方中发挥药理作用的化学成分体系, 是中药质量控制的基础, 也是中药现代化的核心。
中药具有多成分、多靶点、多途径的复杂作用特征,成分间、靶点间、环节间客观存在着密切联系、相互协同与制约的复杂网络。
在网络药理学中, 基于药物与药物之间在结构、功效等方面的相似性,可以构建药物−药物网络, 对药物进行功效预测及对功效进行化学成分的预测。
网络药理学的这种方法也能应用到中药有效成分的功效预测及药效物质化学组分分析。
基于中药药效物质的网络属性, 李梢等[15]利用网络靶标的方法,从方剂中预测有效成分或组合。
“网络靶标”指的是将病证生物分子网络当作靶标,由此设计和预测最佳的药物干预方式,也就是将病证、方药映射于生物分子网络,然后在网络上对病证与方药的关系进行计算分析,从而快速、高效地发现中药药效物质,并进行组方用药的理性设计。
王耘等[16]整合已有的中药药效物质, 并利用细胞信号通路数据库、代谢网络数据库和基因调控网络数据库等构建了中药功效分子网络, 该复杂网络从分子层次上揭示中药药效物质基础, 网络节点表示中药化学成分和机体内源性成分, 网络的边表示基于生物化学反应的各成分间相互作用关系。
这些研究从网络的角度预测、理解和阐明中药的药效物质, 对于中药药效物质基础的深入研究给予了很好的借鉴和启示。
3.3网络药理学与中药方剂配伍理论的研究传统方剂组方遵循君臣佐使、七情和合等配伍原则。
方剂配伍规律的现代研究不仅能为中医药理论的创新发展提供科学依据,同时也能指导新药研发与临床合理用药。
近年来,方剂配伍规律研究经历了从饮片到组分、从体外到体内、从单一方法到多学科技术融合的历程,在不同层次和不同方向上均取得了显著进展。
如陈竺等在分子水平阐述了复方黄黛片中3种有效成分配伍治疗急性早幼粒细胞白血病的协同增效机制[17]。
网络药理学为从系统层面考察方剂配伍规律,阐明多成分、多靶点、多途径作用模式提供了新的切入点。
通过分析不同配伍情况下生物网络的应答变化,比较方剂中多种药效物质对关键节点和功能模块的作用强度差异,可以总结出方剂药效物质的协同作用类型(包括增效、减毒等),从新的角度揭示方剂配伍原则的科学内涵。
3.4网络药理学与中药药理学作用机制的研究中医药现代化的研究离不开对中药作用机制和作用规律的揭示。
中药复方的疗效是由其组成的各种药效物质之间及其与机体大分子之间相互作用的结果。
中药及其复方的多成分决定了其作用的多靶点和多环节,不同组分对不同环节起作用, 最终表现出有利于机体的变化。
网络药理学是研究多靶点干预疾病网络,达到理想药物疗效的理论[18]。
所以网络药理学的给药思路和中药的复方给药本质殊途同归, 网络药理学的技术方法能很好的应用于中药作用机制的研究。
近年来,以基因组学、蛋白质组学和代谢组学为代表的“组学”技术已在中药作用机制研究中得到了一定应用。
但如何分析这类高通量组学信息,从中抽提隐含信息和科学规律,一直是研究难点所在。
网络药理学为充分利用组学数据,刻画中药多靶点多途径作用机制提供了新的方法。
在已有的疾病生物网络基础上,通过比较分析中药作用前后生物网络结构与动力学特性的变化,有助于辨析中药的直接作用和间接作用。
3.5网络药理学与中药方剂毒理学的研究安全性是药品属性的基本要素之一, 中药也不例外。
中药方剂毒理学是研究中药及中药复方用药后对机体产生的不良反应。
中药现代化和国际化的客观现实, 使得中药方剂毒理学的研究也显得越来越重要。
网络毒理学是在理解“毒性(副作用)-基因-靶点-药物”相互作用网络的基础上,通过网络分析,来推测和判断药物的毒副作用,在复杂系统中寻找产生不良反应的物质,为药物安全性提供理论依据和技术支持。
范晓辉等[19]认为,网络药理学的相关技术,通过基因、蛋白、化合物和毒性反应之间的网络构建,在复杂体系中寻找毒性物质,预测一致化合物的毒副作用。
如周明眉等[20]利用代谢网络分析方法对马兜铃酸的肾毒性进行了研究,建立了中药整体、动态的药物毒性评价方法。
3.6网络药理学与中药复方新药的开发网络药理学从整体的、系统的角度去探索药物−疾病的关联性,发现生物网络上的药物靶标,明确药物治疗疾病的机制,其宗旨实质上是一种新药研发的策略。
采用网络药理学发现新药的方法主要有两种形式,一是“老药新用”方式,二是通过挖掘网络中关键节点和功能模块,研发单分子多靶点药物或多分子多靶点的复方制剂[21]。
中药蕴含着巨大的新药创制潜力,传统方剂是发现多靶点药物的不竭源泉。
按照中药作用的基本特点,建立中药药效成分网络、药效成分靶点网络、药效成分证候网络等,探讨多成分、多靶点、多环节的调整整合与优化,将为基于中药的药物研发提供新的思路。
4.网络药理学在中药研究中存在的问题尽管网络药理学在中药研究中已取得了一定进展,但亦存在一些问题。
如通过网络药理学获得的实验数据处理需要专门的分析软件,加大了科研的难度。
又如,网络药理学需要建立复杂网络模型,该模型能否很好说明中药多成分、多途径、多靶点的关系,能否满足中药复杂体系研究的需求,是摆在网络药理学应用中严峻挑战。
再如,网络药理学研究由于针对中药复杂体系,需要从多成分多途径多靶点阐释中药,相对传统药理学中单成分(或少成分)&单途径(或少途径)&单靶点(或少靶点)的研究工作量大的多,单个研究团队,尤其是实验条件较差或研究经费不太充足的研究团队,恐难开展和完成,因此,网络药理学目前在全国的推广还很有限[22]。
5.展望过去10年间,网络生物学和网络药理学的发展为基础医学和药物治疗学的革新提供了新的方向,并带动了新药发现模式从传统的“单一靶点驱动”向“信号通路驱动”、“网络调控驱动”等方向转变,以研发基于网络调控的创新药物。
构建完善的现代中药创制方法学将是一个持续的系统工程,需要不断整合生命科学与中医药学知识,融汇来自多个学科的现代科学技术。
有理由相信,网络药理学将成为推动中医药传承与创新发展的有益臂助。
参考文献[1]Yan D, Xiao XH. Investigation on pattern and methods of quality control for Chinese materia medica based on Dao-di herbs and bioassay −bioassay for Coptis chinensis [J]. Acta Pharm Sin (药学学报), 2011, 46: 568−572.[2] Hopkins AL. Network pharmacology: the next paradigm in drug discovery [J]. Nat Chem Biol, 2008, 4: 682−690.[3] Hopkins AL. Network pharmacology [J]. Nat Biotechnol,2007, 25: 1110−1111.[4]Hopkins Pharmacology : the next paradigm in drug discovery[J]Nat Chem Biol,2008,4(11):682.[5]刘庆山,张梓倩,方亮,等.高通量技术与网络药理学在中药活性成分筛选中的应用[J].中国中药杂志,2012,37(2):134-137.[6]Gu J, Zhang H, Chen L, et al.Drug-target network and polypharmacology studies of a traditional Chinese medicine for type Ⅱdiabetes mellitus[J]. Comput Biol Chem,2011,35(5):293-297.[7]张贵彪,陈启龙,苏式兵.中药网络药理学研究进展[J].中国中医药信息杂志,2013,20(8):103-106.[8]Li S, Zhang D, Jiang D, et al. Herb network construction and co-medule analysis for uncovering the combination rule of traditional Chinese herbal formulae[J].BMC Bioinformatics,2010,11(S11):S6.[9]李翔,吴磊宏,范晓辉,等.复方丹参方主要活性成分网络药理学研究[J].中国中药杂志,2011,36(21):2911-2914.[10]Sams-Dodd F.Target-based drug discovery: is something wrong? Drug Discov Today.2005:10(2):139-147.[11]Xu XJ.New concepts and approaches for drug discovery based on traditional Chinese medicine[J].Drug Discovery Today :Technologies,2006,3(3):247-253.[12] 何小娟,李健,陈杲,等.基于病症结合的中药网络药理学研究与新药研发策略[J].中国中医基础医学杂志,2011, 17(11):1271-1273.[13] 王勇,李春,李栋,等. 基于生物网络与病证结合的中药复方药理学研究对策[J].中国中西医结合杂志,2012,32(4):522-555.[14]Liu H, Tu Q, Zhou XZ, et al. The parallel algorithnm of the traditional Chinese medicine herb combination network construction[J]. China Dig Med,2010(5):39-41. [15]李梢.网络靶标:中药方剂网络药理学研究的一个切入点[J].中国中药杂志,2011,36(15):2017-2020.[16]Wang Y, Zhang YL, Shi XY, et al. Construction and application of TCM function networks[J]. World Sci Technol Mod Tradit Chin MED Mater Med,2008,10:105-108. [17] Wang L, Zhou G B, Liu P, et al. Dissection of mechanisms of Chinese medicinal formula Realgar-Indigo naturalis as an effective treatment for promyelocytic leukemia [J]. Proc Natl Acad SciUSA, 2008, 105(12): 4826.[18]Xiong JH, Rayner S, Luo KY, et al. Genome wide prediction of protein function viaa generic knowledge discovery approach based on evidence integration[J]. BMC BIOinformatics,2006,7:268.[19]范晓辉,赵筱萍,金烨成,等.论建立网络毒理学及中药网络毒理学研究思路[J].中国中药杂志,2011,36(21):2920-2922.[20]周明眉,刘平,贾伟,等.基于代谢网络变化的中药整体效应评价方法研究[J].世界科学技术-在中医药现代化,2006,8(6):113-119.[21]王毅,高秀梅,张伯礼,等.论建立基于网络生物学的现代中药创制方法学[J].中国中药杂志,2011,36(2):228-231.[22]王君明,苗明三,屈凌波,等.网络药理学在中药研究中应用现状及建议[J].时珍国医国药,2013,24(9):2245-2246.如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!。