基于生物网络构建技术探索中药寒热属性的科学基础

中药药性理论作为中药理论体系的基础与核心，其科学基础的发现是中药现代化发展的先决条件。中药的寒热属性是以其所含药物成分为物质基础的、由药物与人体相互作用表现而决定的、与疾病寒热证候属性相对应的、具有生物深层次作用机制支持的药物性能特点的一种特殊表达，是中药区别于天然药物或植物药物的核心。运用系统生物学手段，综合已有科学数据，利用生物网络构建技术，对中药寒热属性的物质基础和性效作用机制进行探索是目前中药药性研究的新策略。本研究拟结合系统生物学与生物信息学方法，以药性明确的中药为研究对象，在全面收集中药药物活性成分、药效、相关作用分子机制、药物基因组学、代谢组学信息等现代研究科学数据的基础上，应用生物网络构建技术，构建寒热性中药的多层次及动态生物网络，通过寒热药物生物网络之间的对比分析，建立中药寒热药性的评价方法，并对其进行生物学实验验证，为中药寒热属性理论提供现代科学依据和新的研究方法。

本研究以建立基于多层次生物网络的中药寒热属性评价方法为目标，依照研究计划开展研究，选择常用中药在多种中药典籍中记载属性一致的寒性与热性药物各100味作为目标药物，通过多个中药数据库全面收集药物成分，利用化学结构相关参数构建化学结构谱，并应用PubChem数据库搜索药物的活性靶蛋白，输入IPA(Ingenuity Pathway Analysis)生物信息综合分析平台开展药物生物网络、经典通路、生物毒性等多个层次的分析。.选择寒热药性明确的23味中药，基于药物相关的生物功能通路及其P值与Ratio值数据，应用模式识别方法构建基于30维药物生物学通路参数的寒热属性预测模型，经验证集12味其他中药检验，预测准确率达到90%以上。另选择61味中药，将其所含的全部化合物进行片段化处理分析，得出具备寒热属性的化学片段，基于166个化学结构参数构建基于化合物片段结构的中药寒热属性预测模型，经62味中药验证集验证模型预测准确率达87%以上。整合以上两个预测模型，此综合预测平台对于中药的寒热属性开展预测准确率达到92%。应用此模型对常见10种西方草药寒热属性进行初步判断分析，取得的研究结果，据经验初步判断与中药的寒热属性吻合程度很高，计划下一步工作扩大药物数量及药物信息，进一步完善模型、提高预测准确率。同时，本成果也可作为判断化学药物寒热属性的预测平台，这些预测与验证工作，将作为下一步工作计划内容在今后开展。.此外，研究中对于常见的20种典型寒性和热性中药（寒热性各10种）应用综合生物信息学分析与化合物片段结构分析方法，构建综合的寒/热药物生物功能网络，从药物生物网络、经典通路、生物毒性多个层次开展深入分析，发现寒性与热性药物大部分生物功能有交叉，作用于共同的生物学通路；此外，热药作用于11条特有通路及27个特有分子；寒药作用于1个特有通路及2个特有分子RAN和KPNB1，热药倾向于炎症与免疫调节功能；而寒药更多作用于细胞生长增殖功能。毒性分析方面发现寒性药在心脏毒性、肝毒性、肾毒性方面的表现均较热药明显，可能与寒性药物中特有的长链烯烃结构、苯并杂环类片段及含氮杂环相关。这些研究工作为探索中药寒热药性的生物学基础提供了生物信息学分析方法，也为下一步动物实验及临床验证提供了靶点。.发表论文31篇，SCI收录6篇，EI收录11篇，中文核心期刊12篇；另一篇已投稿（SCI收录）。