基于基因表達譜、藥靶識別及模式分析技術的復方丹參滴丸的網絡藥理學研究.pdf

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

2、達譜、分子對接和網絡藥理學分析技術研究探討了復方丹參滴丸(Compound Danshen Dripping Pills, DSP)治療動脈粥樣硬化(Atherosclerosis, AS)可能的物質基礎和作用機制。
　　本研究主要內容包括：⑴以AS病人基因表達譜結合人類蛋白互作數據庫(HPRD)，將基因表達譜映射為對照組和疾病組基因靶標互作網絡，并運用典型相關性分析(CCA)處理AS基因表達譜數據，將冗余的表達譜數據分別轉化成疾

3、病組基因網絡和對照組基因網絡的權重。然后通過比較對照組和疾病組的網絡拓撲結構，預選出與AS相關的基因靶標，并構建預選靶標網絡。再使用 R語言和隨機游走算法將預選網絡分解為重要性各異的社區(qū)結構，進而識別出與AS可能有關的關鍵靶標。結果篩選得到MAPK1、TP53、PTPN11等62個可能與AS相關的重要靶標，對比Commparative Toxicogenomics Database(CTD)和GeneCards數據庫，其中58個靶基因得

4、到了驗證；同時 GO注釋和 KEGG通路分析結果也顯示，預測靶點的生物學功能與AS高度相關，進一步證實了本文AS致病基因的發(fā)現方法具有較高的準確性。⑵將預測獲得并經CTD和GeneCards數據庫驗證的靶基因，輸入PDB數據庫，下載編碼蛋白的三維結構。利用這些確認的疾病靶點構建基于受體結構的藥效團模型；同時以類藥五原則篩選 DSP的全部小分子藥物成分，構建復方小分子數據庫；通過將原配體疊合到構建的藥效團模型中，驗證模型的可靠性；經過驗證

5、后，用得到的一系列藥效團模型篩選復方小分子數據庫，隨后構建了“成分-靶標-通路”作用圖。從而推測出，復方中丹參素、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通過分子對接技術確定復方成分和靶點的對應關系，結合由分子相似性構建的復方成分-成分網絡，以及靶點相互作用網絡，建立了二階異質網絡；然后經模式分析，將二階異質網絡拆解為不同功能的模塊。模塊分析結果顯示，DSP治療AS的機理涉及炎癥、免疫和氧化應激；進一步分析復方成分作用通路，預測得出了復方主要藥效成分，包括丹參素、原兒茶醛、丹參酮Ⅵ等。⑷推測出AS相關作用靶標主要包括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。上述結果全部得到了文獻驗證支持。同時，本文仍存在一些不足，如AS靶點的篩選中，沒有出現被廣泛認同的炎癥相關靶點，分析原因可能包括：采用的基因表達譜樣本量少；計算網絡拓撲結構時，關注了網絡中邊的重要性，而忽略了節(jié)點的重要性；沒有考慮復方中各成分的含量差異等因素。在后續(xù)研究中，我們將進一步增加研究樣本，考慮復方成分及其入血成分的含量信息