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【首發推薦】網路藥理學基本研究思路:透過液質聯用和單味中藥複方

上篇文章的最後說到網路藥理學的基本研究思路,今天我們看看怎麼實現它。

首先要獲取中藥的有效成分,可以透過液質聯用或者使用線上資料庫獲取中藥複方或者單味中藥的化學成分,如果是研究中藥單體的話就跳過這個步驟。液質聯用(HPLC-MS)又叫液相色譜-質譜聯用技術,以液相色譜作為分離系統、質譜為檢測系統。

樣品在質譜部分和流動相分離,被離子化後,經質譜的質量分析器將離子碎片按質量數分開,經檢測器得到質譜圖,其分析原理是將離子源產生的離子按質荷比大小的順序分開。這種方法獲得藥物成分需要相應的儀器裝置及一定的解譜能力。

另一種獲取中藥成分資訊的方法是使用線上的資料庫,如TCMSP資料庫、TCMID資料庫、BATMAN-TCM資料庫等。

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TCMSP資料庫包含了499味草藥(中國藥典2010版)、29384種化合物成分、3311個靶標和837個相關疾病,針對每個化合物提供了較全面的人體吸收、分佈、代謝(ADME)性質評價資料,同時提供了潛在活性分子的靶標及其疾病資訊,形成了針對每味草藥的藥物-靶標-疾病網路。

該資料庫有多種搜尋方式,可以使用中藥名稱、化合物名稱、InChIKey、CAS號、靶點名稱及疾病名稱進行檢索,以絞股藍為例,我們可以檢索到202個化合物,透過ADME引數縮小篩選範圍,優先篩選原則:生物利用度OB≥30%,類藥性DL≥0。18,若成分資訊比較多,還可以透過其他引數對篩選條件設定嚴格一點。

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TCMID資料庫提供有關中藥複方、草藥和草藥化合物的資訊,以及疾病和西藥資訊。該資料庫是透過整合以前的資料庫和文字挖掘而構建的。有多種搜尋方式,可以使用複方名稱、中藥名稱、化合物名稱、疾病名稱、西藥名稱及靶點名稱進行檢索。

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BATMAN-TCM資料庫是國內科學家開發的首個專門為研究中藥分子機制而設計的線上生物資訊學分析工具。主要功能包括中藥組分成分靶標預測,潛在靶標的功能分析,成分-靶標-通路/疾病關聯網路的視覺化,及中藥不同組分的分析比較。

該資料庫支援使用者同時輸入多箇中藥,這通常用於同時分析一個配方的多個綜合草藥,有助於從分子和系統水平理解該配方的組合原理。

獲得中藥成分後我們就可以透過資料庫預測靶點了,如果是做中藥單體可以直接從這一步開始操作。一些中藥資料庫和化合物–蛋白質相互作用資料庫,如TCMSP、TTD、BATMAN-TCM和STITCH,也包含靶標預測,也有一些專門用於靶標預測的網站用於中藥藥理學研究,比如SuperPred、SwissTargetPrediction、TargetNet、PharmMapper等。

我們以Biofactors(IF 3。598)上最近發表的一篇網路藥理學文章為例給大家演示。

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這篇文章的研究物件是燈盞花素治療鼻咽癌,基本思路是:首先透過資料庫預測燈盞花素的靶點和檢索鼻咽癌疾病的靶點,將兩者的靶點取交集得到燈盞花素治療鼻咽癌疾病的靶點,然後建立蛋白-蛋白相互作用(PPI)網路,並對靶點進行GO富集分析和KEGG富集分析,預測燈盞花素治療鼻咽癌疾病的機制並進行實驗驗證。

第一步,利用SwissTargetPrediction和SuperPred預測燈盞花素成分的靶點。SwissTargetPrediction資料庫是基於與已知化合物的二維和三維化學結構的相似性來預測化合物的靶點。該資料庫可預測人、大鼠、小鼠3個種屬的靶點,有37萬已知的化合物和3000多個靶標,其中大多數靶點(66%)是人的蛋白。

SwissTargetPrediction還為每個預測靶點提供一個分數,以評估預測正確的可能性。以文章中的燈盞花素為例,輸入燈盞花素的SMILES結構或者畫出二維結構,選擇人的種屬,點選預測靶點即可獲得化合物的靶點資訊,結果可以Excel或PDF等格式匯出。

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文章裡還用到的一個數據庫是SuperPred,其預測也是基於相似性原理,靶標預測是將輸入化合物針對包含約341000個化合物、1800個靶標和665000個化合物–靶標相互作用的資料庫進行篩選。以文章中的燈盞花素為例,點選首頁上方Target-Prediction,輸入燈盞花素的英文名稱或者SMILES結構或者畫出二維結構都是可以的,點選下方開始預測靶點即可獲得靶點資訊,結果可以Excel或PDF等格式匯出。

臨度科研作為學術科研的領航者,致力於為醫療工作者提供最有價值的科研服務。旗下獨立實驗室——數洞實驗室,不僅擁有包括動物實驗、組織病理、細胞生物、分子蛋白等多個平臺的獨立實驗室,120+專業科研人員,還配備高精尖實驗裝置。主打:實驗技術支援、一對一現場體驗式實驗教學、定製化影片錄製等服務,旨在為客戶提供真實精準的實驗資料。

TCMSP資料庫:

http://www。tcmspw。com/tcmsp。php

TCMID資料庫:

http://119。3。41。228:8000/tcmid/

BATMAN-TCM資料庫:

http://bionet。ncpsb。org/batman-tcm/

SwissTargetPrediction資料庫:

http://www。swisstargetprediction。ch/

SuperPred資料庫:

http://prediction。charite。de/

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