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網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和斑馬魚模型在中藥藥效物質(zhì)及作用機制研究中的應(yīng)用進(jìn)展

2024-04-29 05:03:15劉可春王勇澄臧曉涵夏青張云張姍姍孫晨
山東科學(xué) 2024年2期
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)斑馬魚中藥

劉可春 王勇澄 臧曉涵 夏青 張云 張姍姍 孫晨

摘要:網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)高度契合中藥多成分、多靶點的整體觀和系統(tǒng)論思想,在中藥現(xiàn)代化過程中迅速發(fā)展。實驗驗證是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的關(guān)鍵研究內(nèi)容之一。斑馬魚模型具有完整的藥物代謝系統(tǒng)、復(fù)雜的體內(nèi)環(huán)境和靶點、通路調(diào)控機制,且利用該模型開展實驗具有用藥量少、高通量、周期短等優(yōu)勢。近年來,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測結(jié)合斑馬魚模型實驗驗證的研究模式,在闡明中藥藥效物質(zhì)及作用機制方面得到廣泛應(yīng)用。本文對網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和斑馬魚模型綜合應(yīng)用的進(jìn)展及發(fā)展趨勢進(jìn)行綜述,以期為該方法在闡明中藥功效現(xiàn)代科學(xué)內(nèi)涵中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);斑馬魚;中藥;藥效物質(zhì);機制;質(zhì)量標(biāo)志物

中圖分類號:R285.5?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A?? 文章編號:1002-4026(2024)02-0029-07

Advancements in network pharmacology and zebrafish modeling

for studying traditional Chinese medicines effective

substances and mechanisms of action

Abstract∶Network pharmacology, which is highly consistent with the holistic and systematic perspectives of traditional Chinese medicine (TCM) with its multiple components and targets, has rapidly developed in the modernization of TCM. Experimental verification is one of the key contents of network pharmacology research. The zebrafish model has a complete system of drug metabolism, as well as a complex in vivo environment and target and pathway regulation mechanisms. Experiments that utilize this model have the advantages of low drug dosage, high throughput, and short cycle time. In recent years, the research mode that combines network pharmacology prediction with experimental validation using the zebrafish model has been widely applied to elucidate the effective substances and mechanisms of action of TCM. This study reviews the progress and development trends in the comprehensive application of network pharmacology and zebrafish modeling, aiming to provide a reference for their application in elucidating the modern scientific implications of the efficacy of TCM.

Key words∶network pharmacology; zebrafish; traditional Chinese medicine; effective substances; mechanism; quality markers

中醫(yī)藥是中華民族與疾病斗爭的智慧結(jié)晶,具有一套獨特的科學(xué)思想和理論體系。自中藥現(xiàn)代化以來,我國中藥產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,達(dá)到萬億規(guī)模,且仍具有巨大潛力[1]。但是,大多數(shù)中藥藥效物質(zhì)不清、作用機制不明,嚴(yán)重制約中藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[2]。近二十年,針對這一瓶頸問題,我國學(xué)者引入多種現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù),創(chuàng)新性地建立了一系列具有中醫(yī)藥特色的研究思路和方法[3-6]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)(network pharmacology)是以系統(tǒng)生物學(xué)和多向藥理學(xué)為理論基礎(chǔ)的學(xué)科,通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)分析中藥-成分-靶點-病證之間的關(guān)系,解析疾病與中藥相關(guān)的生物網(wǎng)絡(luò),發(fā)掘疾病復(fù)雜生物系統(tǒng)與中藥復(fù)雜化學(xué)體系的內(nèi)在網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián),高度契合中藥多成分、多靶點整體調(diào)節(jié)的作用特點[7]。目前,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)已廣泛應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)中藥關(guān)鍵靶點、挖掘中藥功效物質(zhì)、解析中藥成分協(xié)同作用和方劑調(diào)節(jié)機制等。

利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究中藥藥效物質(zhì)及作用機制的基本思路是首先構(gòu)建中藥成分及疾病靶點庫,利用蛋白互作分析建立生物分子網(wǎng)絡(luò);再開展生物信息學(xué)分析,進(jìn)行GO分類富集和KEGG通路富集;最后進(jìn)行實驗驗證。雖然利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法能夠從海量的數(shù)據(jù)中快速獲取中藥關(guān)鍵化學(xué)成分和靶點信息,但對關(guān)鍵信息的實驗驗證仍工作量巨大。近年來,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與斑馬魚等高通量評價模型的聯(lián)合應(yīng)用已成為熱點研究內(nèi)容之一。斑馬魚與人類基因的同源性高達(dá)87%,利用該模型開展實驗驗證具有用藥量少、準(zhǔn)確率高、實驗周期短、透明易觀察、成本低、整體性等優(yōu)勢[8]。本文綜述了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測聯(lián)合斑馬魚實驗驗證在中藥藥效物質(zhì)、作用機制、質(zhì)量標(biāo)志物、炮制機理等研究中的應(yīng)用進(jìn)展,旨在為闡明中藥功效現(xiàn)代科學(xué)內(nèi)涵提供技術(shù)參考。

1 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)聯(lián)合斑馬魚模型在中藥藥效物質(zhì)研究中的應(yīng)用

中藥發(fā)揮藥效必有其物質(zhì)基礎(chǔ)。但是,中藥具有多成分、多靶點、多途徑的特點,其化學(xué)成分體系極其復(fù)雜,為解析藥效物質(zhì)帶來極大挑戰(zhàn)[9]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的整體性、系統(tǒng)性和注重藥物間相互作用的特點與中醫(yī)藥學(xué)的基本特點相吻合,符合中醫(yī)藥對疾病本質(zhì)的認(rèn)識[10]。建立中藥有效成分庫是開展網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究的首要步驟,也是利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法解析中藥藥效物質(zhì)直接作用和協(xié)同起效的關(guān)鍵。目前,通常采用數(shù)據(jù)庫檢索或液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)鑒定兩種方式建立中藥有效成分庫,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測結(jié)果,利用斑馬魚模型進(jìn)行活性驗證(圖1)。

1.1 利用數(shù)據(jù)庫檢索建立中藥有效成分庫

隨著研究數(shù)據(jù)的不斷積累,中藥數(shù)據(jù)庫發(fā)揮著越來越重要的作用。多數(shù)常用中藥均已采用傳統(tǒng)分離或液質(zhì)鑒定的方法從不同程度上解析了其化學(xué)成分組成,并收錄在TCMSP(traditional Chinese medicine systems pharmacology database)、TCMIP (中醫(yī)藥整合藥理學(xué)研究平臺,integrative pharmacology-based research platform of traditional Chinese medicine)、ETCM (the encyclopedia of traditional Chinese medicine)、TCMSID(traditional Chinese medicine simplified integrated database)、CHEM-TCM等數(shù)據(jù)庫中。除了化合物名稱,上述數(shù)據(jù)庫還提供了化合物的分子量(MW)、口服生物利用度(OB)、類藥性(DL)、血腦屏障滲透性(BBB)、腸上皮滲透性(Caco-2)、Alog P、負(fù)表面積(FASA-)和氫鍵供體/受體(Hdon / Hacc)等信息,為利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究中藥及復(fù)方提供了重要的潛在有效成分信息。

在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)實驗中,通常以O(shè)B≥30%和DL≥1.8為條件從上述數(shù)據(jù)庫中篩選化合物建立潛在有效成分庫,構(gòu)建成分-靶點-疾病網(wǎng)絡(luò),根據(jù)成分與靶點的連接度值,篩選在網(wǎng)絡(luò)中具有重要調(diào)節(jié)作用的化合物,進(jìn)一步利用斑馬魚模型驗證其活性。Zhong等[11]利用該方法從TCMSP中篩選了中藥復(fù)方二至丸中的162個化合物,以其中72個成分構(gòu)建了成分-靶點-疾病網(wǎng)絡(luò),發(fā)現(xiàn)槲皮苷、煙堿、芩黃素等度值排名前15的化合物在網(wǎng)絡(luò)中具有重要調(diào)節(jié)作用,分別利用硬骨熒光標(biāo)記的轉(zhuǎn)基因斑馬魚和茜素紅染色野生型斑馬魚兩種方法驗證了槲皮苷能夠顯著提升斑馬魚骨密度。Fu等[12]采用同樣的方法,通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)合斑馬魚模型,驗證了從巴戟天篩選出兩種蒽醌、一種環(huán)烯醚萜和兩種多糖具有抗骨質(zhì)疏松活性。Liu等[13]首先利用斑馬魚模型證實了魚腥草提取物的胚胎毒性,進(jìn)而從TCMSP數(shù)據(jù)庫中搜集到魚腥草可能含有的189個成分,其中OB≥30%和DL≥1.8的有51個化合物,網(wǎng)絡(luò)分析顯示毒性成分可能為齊墩果酸、木酚素和馬兜鈴內(nèi)酰胺AII。Xue等[14]以O(shè)B≥30%和DL≥1.8為篩選條件,從TCMSP數(shù)據(jù)庫中僅得到7種化合物,作者通過查閱文獻(xiàn)補充了12種潛在的活性成分,共以19種成分建立了成分-靶點-疾病網(wǎng)絡(luò),根據(jù)度值發(fā)現(xiàn)油酸等6個化合物是活性最高的化合物,并用斑馬魚模型驗證了二氫槲皮素、丁香酚、油酸和肉桂醛抗心肌缺血再灌注損傷活性。Li等[15]綜合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和骨質(zhì)疏松、阿爾茨海默病2種斑馬魚模型從肉蓯蓉中篩選到22個治療骨質(zhì)疏松癥和阿爾茨海默病的雙藥效成分,為篩選中藥中的多效化合物提供了技術(shù)參考。

可以看出,TCMSP是構(gòu)建潛在有效成分庫常用的數(shù)據(jù)庫,該數(shù)據(jù)庫包含500多種常用中藥,3萬多種化學(xué)成分及其藥物代謝動力學(xué)、藥物化學(xué)、藥物對應(yīng)靶點信息,提供了化合物的12項性質(zhì)參數(shù),還包括其在各種數(shù)據(jù)中的ID號,以方便數(shù)據(jù)庫間查找,同時還提供了對應(yīng)的靶點、關(guān)聯(lián)的疾病及中藥來源。此外還有TCMID平臺,提供了較為詳細(xì)的化合物性質(zhì),特別是核磁參數(shù),但對靶點信息及來源重要信息提

供較少,該數(shù)據(jù)庫主要針對分子化合物的對接及化學(xué)結(jié)構(gòu)對蛋白結(jié)合的影響等[16]。上述數(shù)據(jù)庫為快速獲取中藥潛在藥效成分提供了便利條件,但是數(shù)據(jù)庫更新相對較滯后,對一些化學(xué)成分尚不十分明確的中藥適用性較差[17]。

1.2 利用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)建立中藥有效成分庫

液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)已廣泛應(yīng)用于快速獲取中藥化學(xué)成分信息,并可通過多重反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)、峰面積歸一化法等實現(xiàn)快速定量分析。在開展網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究時,通常以中藥全成分或含量排名靠前的化合物為基礎(chǔ),依據(jù)OB值和DL值篩選化合物建立成分-靶點-疾病網(wǎng)絡(luò),根據(jù)度值排序篩選潛在藥效化合物,并進(jìn)一步利用斑馬魚模型驗證化合物活性。Zhou等[18]首先利用2種斑馬魚模型證實普爾納具有明顯的抗炎作用,然后采用液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)結(jié)合廣泛靶向代謝組學(xué)方法,從普爾納中鑒定了185個成分,以相對含量大約1%的20個化合物開展了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué),根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析獲得了3,7-di-O-methylquercetin等排名前10的化合物,最后利用斑馬魚模型驗證了其中6個化合物具有顯著抗炎活性。Yang等[19]利用HPLC-Q-TOF-MS(高效液相色譜-四級桿-反行時間高分辨質(zhì)譜)從茯神中鑒定了36個化合物,利用氯化鋇誘導(dǎo)的斑馬魚心律失常發(fā)現(xiàn)茯神可以改善心臟充血、縮短SV-BA(靜脈竇與動脈球)距離、緩解心肌細(xì)胞凋亡,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)篩選出茯苓酸、齊墩果酸等11種抗心律失?;钚猿煞?。Zhang等[20]采用液質(zhì)聯(lián)用結(jié)合數(shù)據(jù)庫檢索,從當(dāng)歸-川芎藥對中選取24個潛在活性成分建立了成分-靶點-疾病網(wǎng)絡(luò),利用斑馬魚證實當(dāng)歸-川芎藥對具有抗血栓、抗炎、抗氧化和促血管生成作用,并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)歐當(dāng)歸內(nèi)酯A為主要抗血栓活性成分,咖啡酸和阿魏酸為主要抗炎活性成分,阿魏酸、cis-ligustilide歐當(dāng)歸內(nèi)酯A為主要抗氧化活性成分,阿魏酸是主要的促血管生成活性成分。相比于利用數(shù)據(jù)庫檢索建立潛在有效成分?jǐn)?shù)據(jù)庫,液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)能夠更真實地反映中藥或復(fù)方中含有的化合物,從而能夠更準(zhǔn)確地開展網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究。入血成分是最直接的藥效物質(zhì)。但是,入血成分通常較難獲得實體化合物。隨著分離技術(shù)的進(jìn)步,結(jié)合斑馬魚實驗,未來有望從體內(nèi)角度建立更真實體內(nèi)調(diào)控網(wǎng)絡(luò),并實現(xiàn)體內(nèi)直接藥效物質(zhì)的活性驗證。

2 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)聯(lián)合斑馬魚模型在中藥作用機制研究中的應(yīng)用

闡明作用機制是理解中藥藥效現(xiàn)代科學(xué)內(nèi)涵的關(guān)鍵內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)結(jié)合斑馬魚模型研究中藥作用機制的思路主要是通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測中藥作用靶點及信號通路,利用斑馬魚模型結(jié)合實時熒光定量PCR(RT-qPCR)、Western blot、組學(xué)等技術(shù)驗證其作用機制(圖2)。Wang等[21]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測出六味地黃丸抗白癜風(fēng)的潛在作用靶點和信號通路之后,利用斑馬魚模型發(fā)現(xiàn)六味地黃丸升高過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)水平,降低活性氧自由基(ROS)和丙二醛(MDA)含量,結(jié)合Western blot技術(shù)發(fā)現(xiàn)六味地黃丸提高了黑色素生成相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá)水平,結(jié)合RT-qPCR技術(shù)發(fā)現(xiàn)六味地黃丸可以上調(diào)[STBX]Nrf2和HO-1[STBZ]基因表達(dá)水平,認(rèn)為六味地黃丸通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激因子和Nrf2/HO-1信號通路發(fā)揮抗白癜風(fēng)作用。Liu等[22]通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測出清風(fēng)藤及其生物堿可能通過靶向MAPK14、CASP3、CXCL8、IL-1β、IL6、PTGS2、TNF-α、ESR1和MMP9等靶點,調(diào)節(jié)TNF、PI3K-Akt、T細(xì)胞受體、破骨細(xì)胞分化等信號通路發(fā)揮抗骨質(zhì)疏松活性,進(jìn)一步結(jié)合qRT-PCR技術(shù)檢測斑馬魚中這些關(guān)鍵靶點的mRNA表達(dá)水平,驗證了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)推測出的作用機制。

另有學(xué)者通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測出中藥作用靶點,并進(jìn)一步利用抑制劑或激動劑等處理斑馬魚,從而驗證中藥作用機制。例如,Hu等[23]通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)發(fā)現(xiàn)復(fù)方丹參滴丸通過調(diào)節(jié)VEGF/VEGFR和PI3K/AKT通路治療冠心病,利用斑馬魚模型驗證了復(fù)方丹參滴丸的促血管生成活性,并發(fā)現(xiàn)復(fù)方丹參滴丸緩解了VEGF受體抑制劑造成的斑馬魚血管損傷,PI3K和AKT抑制劑降低了復(fù)方丹參滴丸在斑馬魚中的促血管生成作用,認(rèn)為復(fù)方丹參滴丸可能通過調(diào)節(jié)VEGF/VEGFR和PI3K/AKT信號通路發(fā)揮促血管生成作用。Chen等[24]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測出真武湯對心肌的保護(hù)作用與sGC-cGMP-PKG信號通路的激活有關(guān),利用斑馬魚模型發(fā)現(xiàn)能阻斷該信號通路的sGC抑制劑可以使真武湯的心肌保護(hù)作用消失。斑馬魚體外發(fā)育,發(fā)育迅速,且斑馬魚基因編輯手段較成熟。今后有望通過斑馬魚靶基因敲除、敲降、過表達(dá)等手段更加深入地驗證網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測的靶點及分子機制。

3 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)聯(lián)合斑馬魚模型在中藥質(zhì)量標(biāo)志物研究中的應(yīng)用

中藥質(zhì)量是中藥臨床療效的保障,是中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生命線[25]。影響中藥質(zhì)量的因素極其復(fù)雜,品種、生長環(huán)境、采收運輸、用藥部位、炮制方式和配伍等因素會導(dǎo)致中藥藥效差異[26]。劉昌孝院士提出“質(zhì)量標(biāo)志物”的概念,其核心理念是反映中藥治療疾病本質(zhì)特征,建立中藥專屬的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)[3]。中藥質(zhì)量標(biāo)志物確認(rèn)的核心原則為有效、特有、傳遞與溯源、可測和處方配伍“五要素”。基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)識別中藥質(zhì)量標(biāo)志物的研究策略主要是構(gòu)建可視化候選質(zhì)量標(biāo)志物網(wǎng)絡(luò),通過中藥成分、靶點和通路之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系為中藥質(zhì)量標(biāo)志物的挖掘和分析提供依據(jù)[27]。羅林等[28]通過UPLC-Q-TOF-MS和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)確定了驅(qū)蟲斑鳩菊注射液抗白癜風(fēng)的藥效物質(zhì),優(yōu)選出芹菜素、金圣草黃素、丁香脂素和紫鉚花素等質(zhì)量標(biāo)志物,利用斑馬魚模型發(fā)現(xiàn)驅(qū)蟲斑鳩菊注射液毒性低,能增強酪氨酸酶活性,促進(jìn)黑色素生成,從而發(fā)揮抗白癜風(fēng)的作用。Wei等[29]建立了心可舒片HPLC指紋圖譜與斑馬魚心率恢復(fù)率的譜效關(guān)系模型,確定了丹參素、丹酚酸B、丹酚酸A、葛根素和大豆苷元為心可舒片抗心律失常的質(zhì)量標(biāo)志物。Dong等[30]利用基于UHPLC-QE-Orbitrap-MS(超高效液相色譜-四級桿-靜電場軌道肼高分辨質(zhì)譜法)的非靶向代謝組學(xué)篩選出西洋參抗心力衰竭的潛在藥效物質(zhì),構(gòu)建斑馬魚心力衰竭模型驗證西洋參潛在藥效物質(zhì)的活性,通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對接技術(shù)預(yù)測了西洋參抗心力衰竭的作用機制,最后利用RT-qPCR技術(shù)在斑馬魚中驗證西洋參潛在藥效物質(zhì)關(guān)鍵靶點的基因表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)蘋果酸、奎寧酸、人參皂苷Rg3、人參皂苷Rg5、人參皂苷Rg6和擬人參皂苷F11是西洋參抗心力衰竭的質(zhì)量標(biāo)志物。Shi等[31]采用HPLC-Q-TOF-MS檢測梔子中的化合物,通過代謝組學(xué)和灰色關(guān)聯(lián)度分析鑒定了梔子抗血栓活性的關(guān)鍵化合物,然后利用斑馬魚對這些化合物進(jìn)行了抗血栓活性評價,最后利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探索這些化合物的靶點和信號通路,發(fā)現(xiàn)京尼平苷、檸檬酸和奎寧酸是梔子發(fā)揮抗血栓作用的質(zhì)量標(biāo)志物。在中藥質(zhì)量標(biāo)志物研究中,可以利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)篩選中藥潛在藥效物質(zhì)以及預(yù)測作用靶點與信號通路,并用斑馬魚模型驗證。

4 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)聯(lián)合斑馬魚模型在中藥炮制的應(yīng)用

中藥多源于自然界的植物、動物、礦物,藥用部位含有一定的藥用部分,但也常帶有一些非藥用部分影響療效,并且不同藥用部位藥效有異。而原藥材在發(fā)揮治療作用的同時,也可能出現(xiàn)一些不良反應(yīng),這就需要通過炮制調(diào)整藥性,增利除弊,減毒增效,以滿足臨床治療要求[32]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)結(jié)合斑馬魚模型的研究模式為解決中藥炮制增效減毒機理提供了幫助。例如,肖建鵬[33]通過不同批次的女貞子、酒女貞子的HPLC指紋圖譜發(fā)現(xiàn)女貞子酒制后所含化學(xué)成分的種類和含量均發(fā)生了變化,采用UPLC-Q-Orbitrap-MS技術(shù)定性分析女貞子酒蒸前后含有的化學(xué)成分,發(fā)現(xiàn)紅景天苷、羥基酪醇、酪醇和齊墩果酸等20個化合物與女貞子酒蒸相關(guān),通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對接預(yù)測出酒女貞子主要通過調(diào)節(jié)TGF-beta信號通路治療鐵超載骨質(zhì)疏松,并用斑馬魚模型發(fā)現(xiàn)酒女貞子治療鐵超載骨質(zhì)疏松作用強于女貞子,證實了酒蒸炮制具有增效的作用。

5 討論與展望

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)從復(fù)雜生物網(wǎng)絡(luò)的角度闡釋中藥-成分-靶點-病證之間的關(guān)系,與中醫(yī)藥整體觀、系統(tǒng)論思想不謀而合[34]。斑馬魚模型具有完整的藥物代謝系統(tǒng)、復(fù)雜的體內(nèi)環(huán)境和靶點、通路調(diào)控機制,且利用該模型開展實驗具有用藥量少、高通量、周期短等優(yōu)勢。近年來,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測結(jié)合斑馬魚模型實驗驗證的研究模式,在闡明中藥藥效物質(zhì)及作用機制方面得到廣泛應(yīng)用,高效地闡明了一系列中藥、復(fù)方等的關(guān)鍵活性成分,以及其調(diào)控的作用靶點和信號通路,促進(jìn)了中藥的現(xiàn)代化發(fā)展。但是,在二者的聯(lián)合應(yīng)用中,斑馬魚實驗通常僅用于潛在藥效成分的活性評價,以及PPI網(wǎng)絡(luò)分析或信號通路中關(guān)鍵靶點編碼基因表達(dá)水平的檢測。隨著人工智能、多組學(xué)及基因編輯等技術(shù)的快速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測和斑馬魚模型實驗驗證有望進(jìn)一步深度結(jié)合。

中藥成分和疾病潛在靶點的準(zhǔn)確性,是決定網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)實驗結(jié)果可信性的關(guān)鍵內(nèi)容。目前,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法嚴(yán)重依賴數(shù)據(jù)庫,通常采用TCMSP等數(shù)據(jù)庫預(yù)測中藥成分靶點,從GeneCards等數(shù)據(jù)庫中搜尋疾病靶點。然而,不同數(shù)據(jù)庫中的靶點信息存在較大的差別。轉(zhuǎn)錄組、代謝組、蛋白組等組學(xué)技術(shù)已成熟應(yīng)用于斑馬魚模型??梢岳媒M學(xué)技術(shù)尋找中藥干預(yù)斑馬魚疾病模型前后的差異基因、蛋白和代謝物,建立中藥干預(yù)疾病過程中切實調(diào)控的靶點庫,用于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究。然而,如何建立中藥成分與真實調(diào)控靶點之間的關(guān)聯(lián)性,是該方法需要解決的關(guān)鍵問題。隨著分子對接和人工智能的發(fā)展,通過大數(shù)據(jù)分析和深度學(xué)習(xí),構(gòu)建不同特征化學(xué)結(jié)構(gòu)與疾病靶點相結(jié)合的預(yù)測模型,建立中藥化學(xué)成分與體內(nèi)真實調(diào)控靶點的相關(guān)性,能夠大幅提升網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外,斑馬魚體型小、胚胎發(fā)育快速,綜合運用基因編輯、轉(zhuǎn)基因、基因沉默、小RNA定向干擾等遺傳學(xué)手段,建立與關(guān)鍵靶點基因相關(guān)的轉(zhuǎn)基因、過表達(dá)、敲降等斑馬魚,深度驗證作用機制,并結(jié)合表型組學(xué)-活體熒光表征-超微結(jié)構(gòu)智能掃描等綜合策略,驗證關(guān)鍵藥效成分對靶點及下游信號通路的調(diào)控作用。

總之,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和斑馬魚模型在中藥藥效物質(zhì)及作用機制研究中已得到廣泛應(yīng)用,且具有進(jìn)一步深度結(jié)合的潛力。通過與人工智能、多組學(xué)及基因編輯等技術(shù)的交叉融合,有望助力闡明中藥功效現(xiàn)代科學(xué)內(nèi)涵,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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