“副作用-通路-候选药物”网络预测模型的建立及应用

Side-effect is a key problem during the process of drug development and application. Compound medicine was proposed to solve this problem in this study, and the following is the research hypotheses: for the pathways and targets adjusted by a drug to cause side effects, it could combine with the other drugs, which has activities on side-effect targets to eliminate or alleviate the side effects. Rosiglitazone is an effective drug for the clinical treatment of type 2 diabetes, but its clinical application was limited owing to Rosiglitazone may cause adverse reactions, such as edema (could further cause congestive heart failure), hypohemia and hepatotoxicity. In present study: based on network pharmacology analysis, the prediction model of "side effects - pathway - drug candidates" will be built and used to screening the potential drugs which could combine with Rosiglitazone to avoid the appearance of edema. And then, the 2- diabetes mellitus animal models were established to verify and evaluate the efficacy and improvement of edema after compound medicine intervention, through classic edema evaluation index investigation, Quantitative Metabonomic Platform Technology (QMPT) and quantitative analysis of related gene. Finally, the data from network pharmacology analysis and experimental assay will be integrative analysis to explore the action mechanism of Rosiglitazone compound medicine, from the two levels: whole changes (metabolic profile) and specific targets changes (biomarkers). This study could provide a new research approach for compound medicine development for avoiding drug's side-effect.

药物的毒副作用是药物开发及应用面临的严重问题，本项目拟通过复方药物来克服，提出以下研究思路：通过药物产生副作用的信号通路与靶点，筛选相关的潜在治疗药物，两者组成复方药物有望消除或减轻单一药物的副作用。罗格列酮是临床上治疗2型糖尿病的有效药物，但其存在水肿（进而可引起充血性心力衰竭）、贫血、肝毒性等副反应，威胁糖尿病患者生命。本项目通过网络药理学分析建立"副作用-通路-候选药物"的网络预测模型，筛选可以和罗格列酮组成复方药物减轻其水肿副作用的潜在药物；并采用2型糖尿病大鼠模型，通过经典药效评价指标、定量代谢组学及相关基因定量分析，验证和评价罗格列酮复方的药效及对水肿副作用的改善程度；对网络药理学数据和实验数据进行整合分析，从整体（代谢轮廓谱）变化和特定靶点（生物标志物）变化的角度探讨罗格列酮复方克服水肿副作用的分子作用机理。本项目为以解决药物副作用为目标的复方药物研发提供了一种研究思路。

药物副作用是新药临床试验失败的最主要原因之一，并且在临床治疗过程中引起一系列严重后果，因此减少药物的副作用已经是药物研发及临床治疗的重要内容。本课题以罗格列酮为研究对象，采用网络药理学研究技术，对数据库海量数据进行挖掘的同时结合靶点预测，建立“副作用-相关通路-候选药物”预测模型，筛选可克服罗格列酮副作用的复方候选药物。然后，结合实验室研究，对预测所得复方进行筛选、优化、药效验证、评价及机制探讨。.罗格列酮是治疗2型糖尿病的有效药物，但其具有诱发水肿、血容量增加、肝损伤等副作用。本研究首先运用网络药理学预测罗格列酮副作用靶点，据此筛选出了可与罗格列酮配伍的治疗药物；然后对候选复方进行药效学，筛选出最佳有效复方；并采用代谢组学方法及基因定量技术，探讨了罗格列酮产生副作用及复方克服其副作用的机制。.采用SPF级SD大鼠，筛选罗格列酮致水肿等副作用的实验剂量为300mg/kg，该剂量给药可显著降低大鼠HCT、ALB、ALD含量，并产生电解质紊乱，出现水肿等副作用。在此基础上，考察了不同罗格列酮复方对单用罗格列酮导致副作用的改善作用，得到最佳有效复方。代谢组学研究结果表明罗格列酮主要是通过影响亚油酸通路及中9,12,13-TriHOME等代谢物及甘油磷脂通路中Lypso(15:0)等标志物来发挥副作用；而最佳有效复方（RSGFY-L）则是通过影响亚油酸代谢通路中磷脂酰胆碱及甘油磷脂代谢通路中溶血卵磷脂的含量来纠正罗格列酮产生的副作用。此外，通过实时荧光定量RT-PCR技术对肾组织中Jak/Stat通路中的4个重点基因Jak1、Jak2、Stat3和Stat4进行定量测定，发现Jak/Stat在罗格列酮复方克服其副作用过程中发挥重要调节作用。.综上所述，本课题研究通过网络药理学预测结合实验室研究验证，证实筛选得到的罗格列酮复方具有治疗2-DM的疗效，且副作用明显得到改善，为后续新药开发提供了一种具有开发价值的候选复方药物；同时为解决药物副作用的复方药物开发、疗效评价及机理研究探索一种可行的研究途径，有望促进新药研发及药物分析的发展。