基于网络生物学的药物分子作用机理研究

本研究的目的是从疾病相关基因调控通路和网络水平上了解药物分子的作用机理、代谢途径和潜在毒性等，为开发多靶点药物提供参考依据。本项目拟通过整合已有的数据库信息，建立与已知药靶蛋白相关的各种相互作用网络和调控网络，分析这些网络的拓扑特征及对应的生物学意义，在复杂细胞网络和疾病网络的背景下，系统地研究现有临床用药的已知药靶的特征。同时还将有针对性的选取临床有效的中药单味药和复方各一个，从网络调控的角度研究这些中药的多组分、多靶点、多环节，多层次的级联网络型调控的特点，阐明中药的作用机理。该研究有助于我们认识药靶蛋白与疾病的关系，进而利用现有药物组合治疗复杂疾病，或利用已知药靶的组合或中药的药靶组合开发新的多靶点药物，还可借助药物反向研究复杂疾病的分子机理。

本项目开发了基于网络拓扑特性的算法，预测疾病致病基因、构建疾病相关的和药物干预的分子网络，用以分析复杂疾病的生物学过程及药物作用机理。通过分析中药多成分、多靶点的特点和分子网络调控的特性，提出了基于网络的中药药理学研究路线。应用该研究路线和开发的算法，整合已有的数据库信息，建立与疾病基因、药靶蛋白相关的相互作用网络和调控网络，开展了脊柱性关节炎病理研究、正常人肝脏功能及肝脏再生的生物学过程研究、黄芪的主要活性成分黄芪甲苷治疗心血管疾病的作用机制的研究、黄连主要成分小檗碱的抗癌机理研究、蜘蛛香的派生物缬草蜘蛛香抗卵巢癌的机理研究、以及中药复方黄连解毒汤的主要成分及其不同组合对脂氧合酶通路上的重要蛋白的作用的研究，初步揭示了这些复杂疾病的分子网络特性，以及阐明所研究的中药活性成分的作用机理。本项目将计算生物学方法与生物医学实验室的实验紧密结合，一方面使我们的计算结果得到实验验证，另一方面针对实验结果进行分析计算，取得了较好的结果。充分体现了计算生物学方法对生物学实验的指导作用和实验结果分析的辅助作用。