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网络生物学在中医药研究中的应用
随着人类基因组计划的完成,人们逐渐认识到生物系统的功能是通过基因、蛋白以及小分子之间的网络式相互作用完成的,同时发现复杂疾病往往是由于多个基因表达紊乱导致生物学过程失衡而产生的,这些促使了“多靶点”药物发现理念的兴起.中医药诊治疾病的特点是整体观和辨证论治;从分子水平上看,中药方剂具有多成分、多靶点的特点,从而可望为多靶点药物的开发提供借鉴.该文在6个方面阐述网络生物学在中医药研究中的应用,以期对中医药现代化研究提供一定参考.
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网络方剂学:方剂现代研究的新策略
该文简要分析并论述了方剂学研究现状及所面对的重大科技问题,提出推进方剂学现代研究的新策略及技术方法.为探索揭示方剂功效物质组与机体生物调控网络间复杂的网状交互作用,提议开展“网络方剂学”研究,并概述了其研究框架及发展方向.
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基于网络生物学方法的中药药理作用机制研究思考与探索
中药复方多成分、多靶点协同作用的药理作用机制研究是中药现代化和国际化的“瓶颈”之一.近年出现的网络生物学研究方法为中药复方药理作用机制系统研究提供重要而有效的新思路、新模式.本文介绍了网络生物学研究的数学基础、论述了网络生物学在中药药理作用机制研究中的可行性,并提出了网络生物学在中药药理作用机制方面的研究思路.网络生物学可望为中药药理作用机制研究奠定理论基础,指导中药复方药物的开发,更好地继承和发扬祖国中医药学理论.
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“五味合化”理论的现代研究思路探析
“五味合化”理论是中医临床经验与中国传统哲学思维相结合的独特药性理论之一,认为“五味合化”是一个复杂的作用网络,以其指导配伍的中药复方通过复杂的分子调控网络发挥治疗作用.提出以“五味合化”理论为切入点,结合新兴生物网络技术探索中药复方研究的新思路,以期为中医药复方现代研究提供参考.
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网络生物学在中药有效组分配伍治疗脑病中的应用
中药有效组分配伍是中药配伍的新模式,其所形成的治疗趋势是中医药走向现代化的重要标志之一.复杂网络是描述复杂系统的一个有力工具,网络生物学的发展为中医药认识和治疗疾病的创新提供了有效的研究方法,以网络生物学的视角阐释中药有效组分治疗该类疾病的配伍规律和药效机制,成为该领域的重要科学命题.以网络生物学为研究方法和工具,中药方剂有效部位经组分配伍,在防治脑病方面发挥了重要作用,有关临床与实验研究相继取得了重要进展.
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冠心病血瘀证实质的系统生物学研究现状与思考
冠心病血瘀证实质的研究存在客观指标特异性和可重复性差的问题,系统生物学补充了以往单一指标、单一组织、单一系统等研究方法的不足.目前冠心病血瘀证的基因组学、蛋白质组学和代谢组学研究在思路上仍是还原分析的模式,与系统生物学的整合建模思想相差甚远.网络生物学和microRNA组学的出现为解决冠心病血瘀证实质研究的复杂性提供了新的思路和方法.
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运用网络生物学方法分析双黄连口服液治疗甲型H1N1流感的药理机制
目的 探讨双黄连口服液治疗甲型H1N1流感的药理机制.方法 文本挖掘文献证实甲型H1N1流感相关的基因或蛋白质,查询PubChem数据库获得双黄连口服液的靶蛋白,依据多个相互作用数据库中数据,运用网络生物学方法分别构建甲型H1N1流感体内反应的蛋白质相互作用网络和双黄连口服液的靶蛋白相互作用网络,将后者映射到前者,建立双黄连口服液对抗甲型H1N1流感的靶蛋白相互作用网络,并进行网络拓扑结构和基因本位论分析.结果 双黄连口服液药理作用主要与细胞对外部刺激反应的调节、细胞凋亡的调节和信号转导等有关,主要涉及糖原合成激酶-3B(GSK3B)、肿瘤基因P53(TP53)、核因子-κBp50 (NFKB1)、热休克蛋白90-alpha(HSP90AA1)等.结论 双黄连口服液可能主要是通过影响GSK3B等信号通路,调节细胞凋亡而减少病毒复制,抑制甲型H1N1流感的疾病进程.
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连花清瘟颗粒/胶囊治疗甲型H1N1流感作用机理的网络生物学分析
目的 采用网络生物学方法探讨连花清瘟颗粒/胶囊治疗甲型H1N1流感的药理机制.方法 用文本挖掘文献证实甲型H1N1流感相关的基因或蛋白质,查询PubChem数据库获得连花清瘟颗粒/胶囊的靶蛋白,依据多个相互作用数据库中数据,分别构建甲型H1N1流感体内反应的蛋白质相互作用网络和连花清瘟颗粒/胶囊的靶蛋白相互作用网络,建立连花清瘟颗粒/胶囊对抗甲型H1N1流感体的靶蛋白相互作用网络,并进行网络拓扑结构和基因本位论(GO)分析.结果 连花清瘟颗粒/胶囊药理作用主要涉及细胞对外部刺激反应的抑制性调节、细胞凋亡的调节和信号转导等方面,主要涉及蛋白激酶B (AKT1)、胱天蛋白酶3 (CASP3)、丝裂原活化蛋白激酶1(MAPK1)、肿瘤基因P53 (TP53)、核因子-κBp65 (RELA)、核因子-κBp50 (NFKB1)、热休克蛋白90-alpha(HSP90AA1)等. 结论 连花清瘟颗粒/胶囊可能主要是通过影响AKT1、CASP3等信号通路,调节细胞凋亡而减少病毒复制,抑制甲型H1N1流感的疾病进程.
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心血管系统生物学研究进展
在后基因组时代中,系统生物学是受关注的领域之一.系统医学生物学是系统生物学的一个重要的分支和组成部分,主要研究的对象是人体、疾病和防治措施.由于心血管疾病突出的重要性,研究人员正致力于心血管系统生物学的研究.本文综述了心血管系统生物学主要的研究课题,总结了用以整合数据的方法和策略,心血管系统模型的类型和应用,建模的工具和标准,未来的发展方向,以及心血管系统生物学可能将面临的一些挑战.
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膜结合细胞因子与前馈调节
反馈和前馈是控制系统的基本过程,在生命系统中广泛存在.反馈概念在生命科学中已经广泛使用.神经生理学中的前馈调节已进行了系统研究,而在细胞和分子生物学领域对前馈调节的研究则方兴未艾.作者根据该研究组对膜结合型巨噬细胞集落刺激因子(mM-CSF)的多年研究,提出mM-CSF作用机制的前馈调节假设,为mM-CSF在白血病和实体瘤中作用机制的研究开拓了新的方向,可能对其他膜结合因子的作用机制研究有所启迪.
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网络药理学的研究进展和发展前景
1网络药理学的形成及研究进展网络药理学（network pharmacology）是由英国Dundee大学Andrew L. Hopkins于2007年提出的。网络药理学从系统生物学和生物网络平衡的角度阐释疾病的发生发展过程、从改善或恢复生物网络平衡的整体观角度认识药物与机体的相互作用并指导新药发现。与传统药理学的大区别在于，网络药理学紧紧围绕系统生物学、生物网络构建和分析、连接性、冗余性和多效性等进行药物有效性、毒性、代谢特性的揭示，是建立在高通量组学数据分析、计算机虚拟计算及网络数据库检索基础上的生物信息网络构建及网络拓扑结构分析策略和技术基础上的科学思想和研究策略。以系统生物学和网络生物学基本理论为基础的网络药理学具有整体性、系统性的特点，注重网络平衡（或鲁棒性）和网络扰动，强调理解某个单一生物分子在生物体系中的生物学地位和动力学过程要比理解其具体生物功能更为重要，揭示药物作用的生物学和动力学谱要比揭示其作用的单个靶标或几个“碎片化”靶标更重要。因此，网络药理学突破传统的“一个基因一个药物一个疾病”理念，代表了现代生物医药研究的哲学理念与研究模式的转变。目前，网络药理学在以下4个方面取得了显著进展。
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中医药学与合成生物学(一):抑制振动子及其作用与“方-证对应相关”理论和新一代基因网络药物设计
之前,我们提出了网络药物(network drug)的概念和基于中医药学的方一证对应相关机制及其方剂配伍原理进行新一代网络药物设计的思想和研究方向[1-2].网络药物是在系统和网络生物学(system&network biology)的理论框架中,继化学药、生物药和传统中药之后,"类方剂型"的全新一代药物.
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中医药学与合成生物学(二):toggle switch中的阴阳相互作用机制
传统中医药学与新发展的合成生物学(synthetic biology)之间存在有许多奇妙的联系,这是一个生动、有趣且引人入胜的话题.关于中医药学与合成生物学的研究,前文以合成"抑制振动子(repressilator)"为例,讨论了"抑制振动子及其作用与"方-证对应相关"理论和新一代基因网络药物设计"的问题[1-2].本文讨论存在于toggle switch (一种协作结合的基因开关)中的阴阳相互作用机制.随着基因组、转录组以及"后基因组时代"系统和网络生物学(system& network biology)研究的快速发展,生物学家逐步地阐明了基因组作为"预装整套生命活动共有信息"的"共有信息池(common pool of information)"的作用及其遗传信息的表达调控机制,这为人工仿生合成特定的基因调控网络提供了思维方式、理论依据和技术路径.目前,合成生物学的研究已经取得了许多重要进展,展现出了极其广阔的开发前景.可以预计,在不远的将来,合成生物学产业(Synthetic biology industry)或者产业化的合成生物学(Industrialized synthetic biology)将是一个可实现重新组装生命或改变生命历程,设计和合成全新的网络药物(network drug),更具前沿性、高端性和极具技术竞争性的高新生物技术产业,其带给人类的影响和世界的改变将是具有"爆炸性"的.
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从方剂到网络药物:基于系统 & 网络生物学与中医方剂学结合的新型药物研究
人类为了满足自身疾病预防和治疗的需要,不断地发现和发明了新的药物,创造了药物科学,并不断地推动了药物科学的发育和分化.在原始的时期,人类是通过象"神农尝百草"这样的方式发现药物的,这无论在东方的中国,还是在西方的许多国度(例如澳洲的土著民族)都经历了大概相同或相似的过程,而现在,对于发现和发明药物,人类有了不断创新的更加完备的理论以及更多的方法和技术路径.
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网络生物学是中医证候和中药复方作用机制的有效表征模式
中医证候是机体异常功能状态的表征,是辨证论治的基础,方剂是辨证论治的工具,具有多成分、多靶点协同作用的特点,而建立中医证候的辨证标准,阐明中药方剂多成分、多靶点协同作用的药效作用机制,是中药现代化和国际化进程中面临的关键科学问题.网络生物学的研究思路擅于分析复杂体系的复杂性及全面性特征,可为中医药复杂系统研究提供新思路和新模式.从网络生物学的渊源及内涵、网络生物学适用于中医证候研究、网络生物学适用于中药复方作用机制的研究和网络生物学技术发展展望四个方面进行了阐述.
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药物多组分、多靶点研究进展
多组分、多靶点、低亲和力药物研究模式在近几年来,得到了越来越多的关注.它是对单组分药物研发模式的一种补充,这种模式对治疗一些复杂疾病、慢性疾病有着不可替代的优势.伴随着多组分、多靶点研究的快速发展,系统生物学、网络生物学、计算生物学等一批深层次、大规模的整体性研究也有了一定进展.对国内外多组分、多靶点药物研究进展做一综述.
