基于基因表達(dá)譜、藥靶識別及模式分析技術(shù)的復(fù)方丹參滴丸的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究.pdf

1、近年來，中藥復(fù)方以其毒副作用小、療效好越來越受到人們的重視。然而，中藥復(fù)方本身具有的多成分、多靶點作用的特性，使其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制的研究面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著人類基因組測序工作的完成和計算機(jī)輔助藥物設(shè)計方法的深入發(fā)展，通過基因表達(dá)譜快速定位致病基因靶標(biāo)和由分子對接確立藥靶作用關(guān)系，構(gòu)建成分-靶標(biāo)-疾病相互作用網(wǎng)絡(luò)，再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析技術(shù)，為探討中藥復(fù)方有效成分眾多、作用靶標(biāo)多樣化、各成分協(xié)同作用的機(jī)制研究提供了契機(jī)。本文采用基因表

2、達(dá)譜、分子對接和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析技術(shù)研究探討了復(fù)方丹參滴丸(Compound Danshen Dripping Pills, DSP)治療動脈粥樣硬化(Atherosclerosis, AS)可能的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以AS病人基因表達(dá)譜結(jié)合人類蛋白互作數(shù)據(jù)庫(HPRD)，將基因表達(dá)譜映射為對照組和疾病組基因靶標(biāo)互作網(wǎng)絡(luò)，并運用典型相關(guān)性分析(CCA)處理AS基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)，將冗余的表達(dá)譜數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)化成疾

3、病組基因網(wǎng)絡(luò)和對照組基因網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重。然后通過比較對照組和疾病組的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，預(yù)選出與AS相關(guān)的基因靶標(biāo)，并構(gòu)建預(yù)選靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。再使用 R語言和隨機(jī)游走算法將預(yù)選網(wǎng)絡(luò)分解為重要性各異的社區(qū)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而識別出與AS可能有關(guān)的關(guān)鍵靶標(biāo)。結(jié)果篩選得到MAPK1、TP53、PTPN11等62個可能與AS相關(guān)的重要靶標(biāo)，對比Commparative Toxicogenomics Database(CTD)和GeneCards數(shù)據(jù)庫，其中58個靶基因得

4、到了驗證；同時 GO注釋和 KEGG通路分析結(jié)果也顯示，預(yù)測靶點的生物學(xué)功能與AS高度相關(guān)，進(jìn)一步證實了本文AS致病基因的發(fā)現(xiàn)方法具有較高的準(zhǔn)確性。⑵將預(yù)測獲得并經(jīng)CTD和GeneCards數(shù)據(jù)庫驗證的靶基因，輸入PDB數(shù)據(jù)庫，下載編碼蛋白的三維結(jié)構(gòu)。利用這些確認(rèn)的疾病靶點構(gòu)建基于受體結(jié)構(gòu)的藥效團(tuán)模型；同時以類藥五原則篩選 DSP的全部小分子藥物成分，構(gòu)建復(fù)方小分子數(shù)據(jù)庫；通過將原配體疊合到構(gòu)建的藥效團(tuán)模型中，驗證模型的可靠性；經(jīng)過驗證

5、后，用得到的一系列藥效團(tuán)模型篩選復(fù)方小分子數(shù)據(jù)庫，隨后構(gòu)建了“成分-靶標(biāo)-通路”作用圖。從而推測出，復(fù)方中丹參素、丹參酮ⅡA、丹酚酸、人參三醇、人參環(huán)氧炔醇、原紫草酸等為主要藥效成分；丹參素作用于 MAPK signaling pathway、Pathways in cancer、TNF signaling pathway等通路，丹酚酸涉及TNF signaling pathway、Pathways in cancer、Oxytocin

6、 signaling pathway等通路。⑶通過分子對接技術(shù)確定復(fù)方成分和靶點的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合由分子相似性構(gòu)建的復(fù)方成分-成分網(wǎng)絡(luò)，以及靶點相互作用網(wǎng)絡(luò)，建立了二階異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)；然后經(jīng)模式分析，將二階異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)拆解為不同功能的模塊。模塊分析結(jié)果顯示，DSP治療AS的機(jī)理涉及炎癥、免疫和氧化應(yīng)激；進(jìn)一步分析復(fù)方成分作用通路，預(yù)測得出了復(fù)方主要藥效成分，包括丹參素、原兒茶醛、丹參酮Ⅵ等。⑷推測出AS相關(guān)作用靶標(biāo)主要包括AKT1、CASP3、EP

7、300、TP53等靶點， DSP主要藥效成分有丹參素（ danshensu）、原兒茶醛（protocatechualdehyde）、咖啡酸（caffeic acid）、丹參酮ⅡA、丹參酚酸、丹參醌、咖啡酸、人參三醇、人參環(huán)氧炔醇、原紫草酸等，其中丹參素通過作用CASP3、MAPK1、TP53、AKT1靶點作用于MAPK signaling pathway通路，通過EP300、MAPK1、TP53、AKT1作用于Pathways in c

8、ancer通路，通過CASP3、MAPK1、AKT1作用于TNF signaling pathway通路。上述結(jié)果全部得到了文獻(xiàn)驗證支持。同時，本文仍存在一些不足，如AS靶點的篩選中，沒有出現(xiàn)被廣泛認(rèn)同的炎癥相關(guān)靶點，分析原因可能包括：采用的基因表達(dá)譜樣本量少；計算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，關(guān)注了網(wǎng)絡(luò)中邊的重要性，而忽略了節(jié)點的重要性；沒有考慮復(fù)方中各成分的含量差異等因素。在后續(xù)研究中，我們將進(jìn)一步增加研究樣本，考慮復(fù)方成分及其入血成分的含量信息