以抑郁症葡萄糖分解代谢障碍机制解析为例探究稳定同位素示踪代谢组学的研究思路与策略

稳定同位素示踪代谢组学通过示踪标记的原子对整个机体代谢过程进行追踪分析,属于生物医药领域前沿技术。该技术对于阐释疾病发生机制、发现疾病的生物标志物和药物作用靶点具有重要意义与价值。本文以抑郁症葡萄糖分解代谢障碍机制解析为例,系统地阐述稳定同位素示踪代谢组学技术及其应用。提出了在非标记代谢组学基础上的稳定同位素示踪代谢组学研究思路,给出了从代谢物同位素丰度、关键代谢酶、代谢物流向和代谢物流量四个维度展开生物学意义阐释的研究策略,突破了基于整体动物实验的稳定同位素示踪代谢组学研究技术瓶颈,为该技术的推广应用提供科学依据。     

中药作用分子机制研究新策略

药物靶标是药物治疗疾病的桥梁,是创新药物发现的源头。中药成分复杂,单味药或中药复方均是多成分共同作用于多靶点、多途径产生药效,其作用机制难以精确阐述。现代药学的药物作用机制研究是基于对靶点和受体的作用,不适合中药的复杂体系。近年来,多成分多靶点、组合靶点、组分中药等思想和研究方法的提出,从不同侧面描述了中药作用的特点,但仍不能反映中药的整体作用。由此,我们首次提出"药靶组学(Targetomics)"这一概念,即通过多组学融合等各种手段鉴定人体可用于药物作用并改善健康的所有效应分子的集合。以"明星"中药为主要研究对象,在"药靶组学"策略的指导下产出多药物作用于多模型动物不同时间点的多组织多组学数据,构建考虑结构和功能的药物作用动态分子网络,应用深度学习、人工智能、多组学数据融合等生物信息学技术识别中药作用的功能分子群及其相关通路和网络的变化规律,并对潜在"药物靶标"进行验证。从而形成一个具有靶标多样性并经过验证的药物"药靶组",为中药作用分子机制研究提供新途径。同时将这些药物多组学数据与疾病组学数据相融合并进行有效对接,也能够为疾病治疗提供重要靶点、用药指导等信息,为药物的快速研发提供方向。     

基于网络药理学方法研究知母治疗2型糖尿病作用机制

目的 使用网络药理学技术探讨知母治疗2型糖尿病（T2DM）作用机制。方法 挖掘中药成分数据库中知母化学成分,获取化学成分的药代动力学参数用于构建药物的化学成分数据库;利用ADME模型筛选潜在活性分子;基于随机森林和支持向量机的方法预测活性分子作用靶点并构建知母化合物-靶点（C-T）网络;从多个人类疾病数据库检索T2DM相关靶点并构建疾病蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络,构建知母活性-疾病靶点（C-D）网络;通过富集分析构建知母活性分子作用靶点-通路（CD-M）网络。结果 该研究得到的知母化学成分数据库一共有81个分子,通过ADME模型筛选得到15个活性分子,通过分析化合物作用靶点网络发现知母活性分子作用20个T2DM靶点蛋白,富集分析发现知母活性分子通过调控胰岛素通路、胰岛素抵抗通路、PI3K-Akt信号、NOS3通路、HIF-1通路、能量代谢等途径治疗T2DM。结论 知母可通过多成分、多靶点、多途径的协同作用治疗T2DM。     

多靶点药物治疗及药物发现

作用于单靶点的药物在治疗复杂性疾病如肿瘤、糖尿病、感染性疾病时常常疗效不佳或毒性较大。多靶点药物可以同时调节疾病网络系统中的多个环节,不易产生抗药性,对各靶点的作用产生协同效应,达到最佳的治疗效果。本文对多靶点药物治疗的特点、分类情况、发现策略、筛选模型及已在临床使用的多靶点治疗药物进行综述,并探讨中药在多靶点药物治疗应用中的潜力。     

单细胞转录组测序技术在药物研究中的应用

单细胞转录组测序(single cell RNA sequencing, scRNA-seq)是在单个细胞水平上研究其转录组信息的一门新兴技术。应用该技术有助于精细化解析疾病发展过程中异质性细胞图谱,以及药物处理后,精准发现对药物响应的特异性细胞亚群。目前, scRNA-seq技术在药物研究领域得到广泛应用,其在药物及其靶点筛选、药物所致不良反应、耐药性和疫苗研究中发挥重要作用。本文综述了scRNA-seq技术在药物研究中的应用,为临床药物的个性化、精准化治疗提供一定的科学依据。     

蛋白质组学在药物研究中的应用

近年来,蛋白质组学技术飞速发展,尤其在药物的靶点确认、药物作用机制等研究中,发挥出了其极大的技术优势,明显地提高了药物发现的效率。该文对蛋白质组学的基本方法、新技术以及它在药物靶点的发现和确认、阐明药物作用机制、药物毒理学、耐药相关机制研究、临床医药研究等方面的应用进行综述。     

化学蛋白质组学与药物靶点的发现

小分子药物靶点的发现对于生物和医学的研究者而言,是一项既重要又艰巨的任务,医学和药学界研究工作者急切需要发现和确认新的靶点。为了克服药物靶点确认的瓶颈,已经发展了许多新技术用以研究小分子化合物与蛋白质分子间的相互作用,其中包括化学蛋白质组学方法。化学蛋白质组是全蛋白质组学研究的一个亚类,化学蛋白质组学是利用能够与靶蛋白质发生特异性相互作用的化学小分子来干扰和探测蛋白质组,在分子水平上系统揭示特定蛋白质的功能以及蛋白质与化学小分子的相互作用,从而准确找到药物作用靶点的组学研究方法。化学蛋白质组学技术和方法不断成熟,在药物作用靶点的发现、确认和药物多靶点研究等方面都将起到重要的作用,并将大大提高药物发现的效率。     

昆仙胶囊治疗蛋白尿的“成分-靶点-通路”研究

目的：系统研究昆仙胶囊的主要化学成分,并探讨其治疗蛋白尿的主要作用机制,为其药效物质基础研究提供一定的科学依据。方法：基于UHPLC-Q-Orbitrap HRMS技术对昆仙胶囊中的化学成分进行全面分析,根据化合物的一级、二级质谱信息,并与对照品或参考文献进行比对,以实现对药物的化学信息进行快速、精准识别。在此基础上,采用网络药理学方法对药物的化学成分进行靶标分析、功能富集,初步筛选出药物的主要药效物质,并探讨其作用机制。结果：从昆仙胶囊中共鉴定出51种化学成分,通过OB≥30%和DL≥0.18筛选得到雷公藤红素、淫羊藿苷、朝藿定B、淫羊藿素、儿茶酚、槲皮素、山柰酚、木犀草素、表儿茶素、异鼠李素、儿茶素、甘氨酸等12个主要活性成分;昆仙胶囊靶点220个;尿蛋白靶点2 179个;昆仙胶囊降低尿蛋白靶点115个,主要核心靶点为AKT1、VEGFA、TNF、IL6、TP53、CASP3、MMP9、JUN、MAPK1和EGF;昆仙胶囊降低蛋白尿涉及GO 158条,主要为Inflammatory response等;KEGG通路分析主要得到61条信号通路,主要为PI3K-Akt signaling pathway等。结论：昆仙胶囊可能主要通过对PI3K-Akt、TNF、HIF-1、FoxO、MAPK和TLR等信号通路的干预来发挥治疗蛋白尿的作用,体现了昆仙胶囊多成分、多靶点、多途径的作用特点,为进一步深入揭示昆仙胶囊治疗蛋白尿的作用机制奠定了一定基础。     

蛋白质组学技术在网络药理学中的应用

蛋白质组学发展至今已日趋成熟,在生物医药相关领域研究中的应用显著增加,与之相关的样品制备技术、蛋白定量方法及先进的质谱仪器也得到了快速发展。网络药理学是近年来提出的新药发现新策略,是药理学的新兴分支学科,它从整体的角度探索药物与疾病的关联性,发现药物靶标,指导新药研发。将蛋白质组学技术应用于网络药理学研究用,加速药物靶点的确认,从而设计多靶点药物或药物组合。综述了蛋白质组学技术的新近研究进展,并简单概述了其在网络药理学中的应用。     

单细胞测序技术在药物开发过程中的应用

单细胞测序技术通过整合单细胞解离、微流控技术、微流体系统、高通量测序和生物信息等多项最新技术,将分子生物学和细胞生物学的研究推进到单个细胞水平,是生物技术发展史中的里程碑式技术。单细胞测序技术为研究个体发育、细胞分化、组织中细胞的异质性,以及疾病的发生发展等生物医学的基本问题提供了新的维度并得到了广泛的应用。本文将简要介绍单细胞测序技术和分析方法的发展,对其在疾病机理研究、靶点发现、药物发现和优化、药效机制以及临床试验设计等药物开发过程中的应用进行综述。     

利用网络药理学探究淫羊藿治疗性功能障碍的药理作用机制（英文）

本研究利用网络药理学技术和方法分析淫羊藿治疗性功能障碍的活性组分,并对潜在的靶点与机制进行整合与分析。利用中药系统药理数据库和分析平台(TCMSP)获取淫羊藿的化学成分及活性成分的作用靶点;运用OMIM数据库获取与性功能障碍相关的靶点;Cytoscape3.7.1构建药物-活性成分-靶点基因-疾病网络图;STRING数据库构建靶点蛋白互作网络;Web Gestalt数据库对核心靶点基因进行基因本体(GO)及京都基因与基因组百科全书(KEGG)相关通路富集分析。该研究从淫羊藿中筛选得到21种有效成分,从103个疾病目标中筛选得到67个与之相对应的作用靶点。研究结果初步验证了淫羊藿治疗性功能障碍多成分、多靶点、多途径的作用特点,为淫羊藿治疗性功能障碍的进一步研究提供参考。     

基于网络药理学探讨舒肝解郁胶囊治疗抑郁症的作用机制

目的：基于网络药理学预测舒肝解郁胶囊治疗抑郁症的主要活性成分及其作用靶点,探讨其多成分-多靶点-多通路的作用机制。方法：采用超高效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱高分辨质谱（UHPLC-Q-Orbitrap MS）技术对舒肝解郁胶囊中的化合物准确定性,借助中药系统药理学分析平台（TCMSP）和Swiss Tartget Predict数据库对舒肝解郁胶囊中化学成分的作用靶点进行预测,借助OMIM数据库和GeneCard数据库检索抑郁症相关基因,应用UniProt数据库分析药物靶点和疾病基因。采用Cytoscape软件构建蛋白质相互作用（PPI）关系网络,在DAVID数据库对关键靶点（GO）富集分析和（KEGG）通路分析。结果：通过对舒肝解郁胶囊中36个主要化学成分定性分析,对13个有对照品成分进行网络药理学探索,发现舒肝解郁胶囊治疗抑郁症的552个核心靶点及MAPK信号通路、TNF信号通路、PI3K-Akt信号通路等主要通路。结论：舒肝解郁胶囊发挥治疗抑郁症的作用体现了中药多成分、多靶点、多途径的协同作用特点,为进一步探索舒肝解郁胶囊治疗抑郁症的机制奠定了理论基础。     

基于Sigma-1受体的多靶点药物研究进展

多靶点药物治疗针对疾病网络系统中的两个或多个相关靶点,同时调节疾病网络系统中的多个环节,从而发挥更好的临床疗效,具有更优越的安全性,现已在多种复杂疾病的治疗中开始应用。Sigma-1受体是一种独特的Ca²⁺敏感伴侣蛋白,主要位于内质网和质膜中,在应激或病理条件下被激活,并通过作用于神经递质受体和离子通道受体等伴侣蛋白调节多种神经信号传导。近年来,研究发现基于Sigma-1受体的多靶点药物对神经痛、阿尔茨海默病、抑郁症、精神分裂症、帕金森病等具有良好的治疗效果,是开发神经系统疾病治疗药物的热门靶点。本文作者对近年来文献报道的Sigma-1受体多靶点药物进行综述,以期为基于Sigma-1受体多靶点药物的研发提供新的思路。     

中药网络药理学研究中的生物信息学方法

为了更有效地治疗癌症、心血管疾病、免疫系统疾病等复杂疾病,基于分子网络的多靶点药物发现理念逐渐成为—种新的趋势,而中药整体、辨证、协同的用药观再一次引起了药物发现领域的极大兴趣。中药在治疗复杂慢性疾病方面有确切的疗效和较小的毒副作用。中药网络药理学从分子网络调控的水平上阐明中药的作用机制,为多靶点药物发现提供有益的启示和借鉴,并有可能从临床有效的中药反向开发现代多组分、多靶点新药。针对基于生物分子网络的中药药理学研究路线中的4个步骤,介绍近年来中药网络药理学研究中相关的生物信息学方法。     

基于HDAC的双靶点抗肿瘤药物研究进展

多靶点作用的抗肿瘤药物比目前单靶点药物具有更好的药效,且能够降低耐药性和毒副作用。为了探索多靶点药物在肿瘤化疗中的应用前景,以组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂为基础设计多种作用的双靶点抑制剂已经成为了研究热点,其中部分化合物抑制肿瘤细胞增殖活性比现有的上市药物更好。本文综述了基于HDAC的双靶点抑制剂的研究进展,重点介绍了作用机制、设计策略和生物活性。     

基于代谢组学和网络药理学方法探讨芪参益气滴丸改善心衰大鼠心脏能量代谢的作用机制

组学与生物信息学为中药机制研究带来了新的思路。本研究采用代谢组学和网络药理学联合策略探讨芪参益气滴丸(Qishen Yiqi dropping pill, QDP)改善心力衰竭(heart failure, HF)大鼠心脏能量代谢的药效物质基础及网络调控机制。1H NMR代谢组学分析从HF大鼠心脏组织中发现肉碱、谷氨酰胺、肌酸、脯氨酸、高瓜氨酸、乳酸、牛磺酸和丙氨酸等8个代谢物在QDP治疗后显著回调,表明QDP调控糖、脂、ATP和蛋白质代谢等过程。动物实验操作均遵循中国医学科学院药物研究所实验动物管理与动物福利伦理委员会的规定。利用网络药理学建立“药物-成分-靶点-疾病”网络,并结合代谢组学结果提取与上述代谢过程相关的“成分-靶点”子网络,显示了QDP调节能量代谢潜在的47个作用靶点和79个化学成分,提炼了熊果酸、三七皂苷、人参皂苷等关键化学成分与INS、PPARG、AKT1等核心靶点,同时也从能量代谢的角度展示了QDP与HF之间多靶点、多成分的复杂作用关系。分子对接技术验证了部分靶点与化学成分良好的相互作用,其结合能均小于-5 kcal·mol^-1。本研究结果为...     

线虫模型与干预帕金森病靶点及药物发现的研究进展

目的对秀丽隐杆线虫在帕金森病药物发现中的作用进行总结,以期对帕金森病的药物发现提供参考。方法通过系统文献调研,以近年来的30余篇外文文献为依据进行归纳总结。结果线虫分子途径的保守性及应用线虫模型进行药物筛选实验的可行性使线虫成为非常有潜力用于发现治疗帕金森病药物的模式生物。结论线虫这一模式生物的引入对于帕金森病药物靶点的发现与确证及新的治疗药物的研究具有重要作用。     

活性蛋白质组技术应用于中药活性分子靶点的研究进展

活性蛋白质组技术（ABPP）是越来越多的化学蛋白质组学方法之一,该技术利用小分子化学探针来探索化合物和靶点之间的相互作用机制。在中药活性成分分子靶点的鉴定中,ABPP技术具有高效、准确等优越性,目前已经利用该技术鉴定了许多中药活性成分的分子靶点。综述了ABPP技术在中药活性分子靶点中的应用,包括青蒿素、黄芩苷、穿心莲内酯、苏木酮、龙牙葱木皂苷、山楂酸、蟾毒内酯、毛兰素与荜茇宁等,为创新药物靶点的发现提供新的思路。     

基于网络药理学和分子对接探究山茱萸-虎杖抗三阴性乳腺癌的作用机制

目的 利用网络药理学方法结合分子对接探究山茱萸-虎杖药对治疗三阴性乳腺癌的作用机制。方法采用TCMSP数据库获取药物的化学成分及其相关靶点;选择Gene Cards和OMIM数据库收集疾病的相关靶点,筛选出二者的共同靶点后可绘制蛋白质互作（PPI）网络;对关键靶点进行基因本体（GO）功能富集分析和京都基因组与基因组百科全书通路（KEGG）通路富集分析,最后进行分子对接验证。结果 筛选得到药物有效成分共20个;疾病相关靶点1512个,与药物共同靶点47个。通过PPI网络得出ESR1、EGFR和PTGS2为关键靶点。GO通路和KEGG富集分析显示,山茱萸-虎杖药对通过参与多种生物学过程抗三阴性乳腺癌;通过PI3K-Akt等信号通路调控病理进程。分子对接显示活性成分与核心靶点之间有较好的结合力。结论 山茱萸-虎杖可以通过多成分、多靶点、多途径发挥抗三阴性乳腺癌的作用,从而为其临床应用及相关机制的研究提供理论依据。     

基于网络药理学和分子对接技术探讨“半枝莲-山慈菇”抗乳腺癌的作用机制

目的通过网络药理学和分子对接方法探讨"半枝莲–山慈菇"抗乳腺癌的作用机制。方法通过中药系统药理学分析平台(TCMSP)筛选半枝莲、山慈菇的有效化学成分及相应靶蛋白。通过DrugBank、Uniprot数据库筛选乳腺癌潜在靶点,运用Cytoscape 3.8.0软件构建"化合物–靶点–疾病"网络图。使用STRING数据库绘制蛋白互作(PPI)网络,利用DAVID数据库对有效作用靶点进行GO功能、KEGG通路富集分析。结果共筛选出半枝莲中有效化学成分29个,山慈菇中有效化学成分3个;对应潜在作用靶点517个,乳腺癌靶点118个;将"半枝莲–山慈菇"与乳腺癌的靶点对比,获得8个药物–疾病共同靶点,包括雄激素受体(AR)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(CASP3)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9(CASP9)、雌激素受体α(ESR1)、雌激素受体β(ESR2)、钾电压门控通道亚家族H成员2(KCNH2)、前列腺素G/H合酶2(PTGS2)和钠依赖性血清素转运体(SLC6A4)。GO功能分析得到197个条目,涉及药物代谢等方面。KEGG通路分析得到116个条目,涉及膀胱癌、非小细胞肺癌、胰腺癌、非洲锥虫病、前列腺癌、结直肠癌、子宫内膜癌等通路。结论研究揭示了"半枝莲–山慈菇"抗乳腺癌的关键靶点和涉及的生物学过程及信号通路,并结合分子对接技术,发现其作用是多靶点、多通路的,为今后的分子生物学实验奠定了基础。