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中医药计算系统生物学与寒热证候研究
中医学是传统的系统生物医学,只有在系统层面上研究传统中医药,才能更为合理地使之得到继承、阐释与发扬.本文阐述了项目组开展的"中医药计算系统生物学"研究内容,发现基于生物网络及其调控,可以较为有效地理解中医证候宏观与微观特征、方剂多靶点整合调节作用等重要问题,表明中医药计算系统生物学可望成为符合中医特色,又与当今科学前沿协调发展的中医药现代研究方法.
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基于靶点网络的参仙冰抗心肌缺血有效成分群研究
参仙冰是根据临床经验组方的抗心肌缺血有效方剂.在参仙冰基础上进一步开发成分相对明确、作用机制基本清楚的现代中药是心肌缺血临床治疗的紧迫需求,因此需要对参仙冰中抗心肌缺血有效成分群进行研究,以便能够根据关键有效成分群设计提取工艺和优化组方.本研究利用实验室前期构建的中药有效成分族群快速辨识平台,发现参仙冰有效成分群及其作用靶点;利用实体语法系统推理规则,以生物网络为背景推断药物作用靶点与疾病相关蛋白的相互作用关系,从而系统解析参仙冰有效成分群及其对心肌缺血的分子作用机制,为设计提取工艺和优化组方提供依据.
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基于生物网络模块分析薏苡仁治疗胃癌的药理机制
目的:利用生物网络和模块化分析方法探讨薏苡仁治疗胃癌的作用靶点及机制.方法:通过数据库获取薏苡仁的41个成分及其482个作用靶点和胃癌的165个相关基因,发现薏苡仁的12个作用靶点(AICDA、CASP3、EP300、ERBB2、FGFR2、IL12A、ILI2B、IL1B、LOX、TJP1、TP53、TRIB3)与已知的胃癌基因重叠.通过成分-靶点和靶点PP1网络的分析发掘薏苡仁作用的核心靶点.结果:基于MCL算法得到了16个薏苡仁的潜在靶点模块及其机制,发现薏苡仁的作用机制广泛,涉及到癌症通路、细胞循环通路、受体信号转导通路及DNA损伤应答、转录调节、细胞凋亡、细胞连接等功能.结论:通过研究提示薏苡仁治疗胃癌的潜在作用靶点,从系统水平阐释薏苡仁抗肿瘤的药理作用,也为从网络和多靶点层次分析中药药理、发现中药靶点提供新的思路.
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基于网络关键节点分析的中药防治冠心病机制研究
该文对冠心病疾病网络、防治冠心病西药作用网络和活血化瘀中药作用网络的交集部分进行分析,计算节点连接度、瓶颈值、中介性等11个网络节点特征参数值,建立了基于支持向量机算法的冠心病-西药交集网络中关键节点特征参数的潜在作用靶标辨识模型,其模型C,γ参数分别为5.14,-1.11,模型对正、负样本的预测正确率达到81.6％,79.2％,对测试集样本的预测敏感性、专一性和准确率分别为81.5％,78.3％,79.6％.并利用模型预测了冠心病-活血化瘀中药交集网络中的潜在作用靶标,共获得180个阳性靶标、42个阴性靶标.本文以钙连蛋白、白介素-1、肿瘤坏死因子等9个阳性靶标为例探讨阐释了中药防治冠心病的作用机制.研究表明网络潜在关键靶标分析方法有助于发掘活血化瘀中药防治冠心病的潜在作用靶点,可为从分子层次和系统层面上揭示中药作用机制提供方法学支持,对中药的作用机制阐释和新药研发具有指导意义.
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基于生物网络与病证结合的中药复方药理学研究对策
以病证结合与生物网络的视角,从疾病、证候、症状不同维度,探讨宏观与微观相结合进行中药复方药理学评价的方法与思路,并根据复方中药多组分、多靶标的特点,借鉴网络药理学的方法,探索一套基于生物网络的中药复方药理学评价对策,以期建立基于生物网络与痛证结合的多维度、多层次的中药复方药理学评价体系.
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基于分子网络模型的中药调控骨重建的评价方法
中医药在防治骨质疏松方面具有明显优势和特色.许多抗骨质疏松中药能够对骨质疏松的关键病理环节——骨重建发挥多方面的整合调节.研究揭示中药调控骨重建的多成分、多靶点、整合作用机制,有待探索新的研究模式和方法.本文从骨重建的骨形成途径、骨吸收途径以及它们之间的相互作用角度,分析骨重建的发生发展过程,探讨体外构建骨重建的生物网络、疾病网络模型,进而构建成分—靶点网络模型,为中药调控骨重建研究提供新思路.通过建立中药成分—靶点对接的方法,阐明中药调控骨重建的多靶点作用机制,为抗骨质疏松中药的多靶点整合机理研究提供方法借鉴.
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miRNA在癌症中的临床应用
miRNAs是一类进化上保守的多效性非编码小RNA,通过序列特异性与同源信使核糖核酸(mRNA)的3'非翻译区(非编码区)靶向相互作用,抑制转录后的基因表达.miRNAs的表达和处理模式在人类多种疾病(包括恶性肿瘤)上表现出多方面的改变,通过靶向作用于几十到数百个基因,可以改变肿瘤发生和发展所必须的基本生物学功能和路径[1].另外miRNA在物种中的保守性,使它们成为治疗癌症具有吸引力的候选者.miRNAs的肿瘤生物网络是复杂的,目前发现了许多新兴的miRNA,随着研究的进一步深入开辟了针对早期发现疾病的新型生物标志物、定义治疗反应性和现在治疗的补充疗法的新道路,为我们提供了miRNAs在癌症治疗方面的广阔视角.
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生物网络原理在肿瘤生物芯片数据分析中的应用
生物芯片等高通量检测正广泛应用于肿瘤研究领域，该技术可以同时测量上万个基因或蛋白的表达水平。基因或蛋白复杂的相互作用是决定肿瘤发生和转移的根本原因，生物芯片检测结果应该采用生物网络的原理进行分析。本文围绕生物芯片数据的网络分析策略进行综述，主要包括生物网络基本特征、生物网络构建方法和生物网络应用三个部分，后对生物芯片的网络原理分析策略进行了分析和展望。
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基于模块分解的生物网络分析算法及其应用
介绍生物网络分析中4种典型的分析算法—分子复合体检测算法,派系过滤算法,Girvan-Newman算法和马尔可夫聚类算法,并对它们的原理、特点进行了整理和对比.分子复合体检测算法和派系过滤算法可以识别大规模网络中的重叠模块,但后者对网络中节点密度要求较为苛刻.Girvan-Newman算法仅适用于中等规模网络,马尔可夫聚类算法应用于有权有向网络效果更好,且能发现星形结构模块.生物网络分析有助于在系统水平上理解疾病、中药和药物靶标之间关系.
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网络药理学的研究方法与应用进展
网络药理学是近年来研究较热的一门新兴的药理学分支学科。以其“多基因，多靶点”的特点与复杂疾病的治疗理念相吻合。区别于传统繁复的药理学实验方法，网络药理学以其独特的研究方法获取药物与靶点相关的信息，既节省时间又节省费用。该文通过检索中国知网和PubM ed数据库，从网络构建、网络分析、实验验证3个方面介绍了网络药理学的研究方法，并阐述其应用进展，为深入研究药理学领域拓展新的思路。
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结肠癌淋巴结转移基因谱表达差异分析
目的 探讨人结肠癌细胞系SW480、SW620基因谱的表达差异.方法 针对NCBI的GEO数据库中编号为GDS756的基因芯片表达数据,用GSEA软件进行基因集富集分析及领头亚群分析,利用FunRich分析软件针对SW480、SW620细胞领头亚群基因进行验证性功能注释,STRING在线分析系统对显著性富集基因集领头亚群基因进行生物网络分析,获得SW480、SW620细胞中心节点基因,并将中心节点基因与高重叠领头亚群基因进行联合分析,以获得参与多功能的中心节点基因.结果 GSEA软件分析筛选出SW480细胞显著性富集基因集12个,领头亚群基因491个,高重叠基因7个;SW620细胞显著性富集基因集80个,领头亚群基因870个,高重叠基因6个.对显著性富集基因集领头亚群基因进行生物网络分析筛选出SW480、SW620细胞相关中心基因数目分别为5个及8个;结合GSEA及生物网络分析结果,获得SW620细胞2个参与多功能调控的核心基因TOP2A、CDK1.结论 遗传背景相同的结肠癌SW620细胞与SW480细胞具有不同的基因功能分布特点,SW620细胞多功能中心节点基因TOP2A、CDK1与结肠癌发展相关信号通路高度相关.
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角蛋白网络修饰导致毛囊纤维的机械性硬化
生物组织是具有显著机械特性和弹性模量结构的复合材料，其范围从几帕斯卡到几千兆帕斯卡。有一个研究领域一直致力于从分子水平到细胞和组织水平上了解生物网络的局部结构和机械特性是如何界定其宏观结构的。该研究的一种挑战是，这些网络的特性必定在长度和力度水平上数倍超越从整个组织水平转换至细胞和分子水平（反之亦然）而来的宏观机械力。
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仙鹤延龄方抗肿瘤活性的计算药理学
目的：研究仙鹤延龄方抗肿瘤活性的分子机制。方法采用分子对接、生物网络技术、化学空间技术和药动学性质预测等计算药理学方法研究仙鹤延龄方中241个小分子化合物的作用机制。结果仙鹤延龄方大部分分子具有良好的类药性质；仙鹤延龄方中小分子在化学空间中的分布表明，该方中大部分活性分子具有相似活性，说明仙鹤延龄方组方科学；仙鹤延龄方中既存在一个分子与多个靶蛋白的相互作用，也存在不同分子作用于同一个蛋白的现象，例如靶点环氧化酶-2（COX-2）与40个小分子存在相互作用，分子儿茶素与COX-2等5个靶点存在相互作用。结论该结果有助于理解仙鹤延龄方抗肿瘤活性复杂的作用机制。
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基于生物网络的当归芍药散、桂枝茯苓丸治疗原发性痛经作用机制研究
目的:探索当归芍药散和桂枝茯苓丸治疗肝郁肾亏、气滞血瘀型原发性痛经的作用机制.方法:收集PubMed和Gene Card数据库中复方、证型、原发性痛经的靶点信息,构建并分析病-证、病-证-方复合网络,计算机分子对接方法对复方所含成分雌激素样作用加以验证.结果:病-证-方网络共享多个靶点,涉及白细胞介素、前列腺素2α等多种重要节点.当归芍药散主要影响中枢促肾上腺皮质素释放激素等激素的释放,桂枝茯苓丸则通过影响外周环氧化酶所致的一系列炎症以及凝血相关靶点信息达到治疗作用.分子对接结果提示当归芍药散的类雌激素样作用优于桂枝茯苓丸.结论:生物网络方法能在一定程度上解释两首复方作用于不同证型原发性痛经的分子机制.
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肝、肾移植受者外周血基因表达差异分析
目的 探讨肝移植与肾移植受者外周血免疫细胞基因表达差异.方法 从GEO数据库获取27个肝移植受者及25个肾移植受者外周血的基因芯片表达谱数据.应用GSEA软件进行基因集富集分析,应用Cytoscape软件对差异基因进行生物网络分析,获得肝、肾移植相关核心基因.结果 GSEA分析筛选出肝、肾移植领头亚群高重叠基因各20个.差异基因生物网络分析,筛选出肝、肾移植相关中心蛋白质(基因)数目分别为14及13;结合GSEA及生物网络分析结果,获得核心基因各5个.结论 外周血免疫细胞的转录、翻译调节机制在肝移植免疫调节中发挥了更重要的作用,而在肾移植信号蛋白质的相互作用网络发挥了主要的免疫调控功能；免疫细胞的能量代谢与免疫调控存在密切关系；外周血肝、肾移植核心基因发挥了重要的免疫调节功能.
