异质网络分析与高通量蛋白质组技术结合的益气活血方抗脑缺血作用机制研究

The biological effects of Chinese formula result from synergistic interactions of multiple compounds contained in Chinese medicine due to its various pathways and targets. It is really a critical problem to reveal mechanisms of Chinese formula to facilitate modernization of traditional Chinese medicine (TCM). This project takes the study on mechanisms of action of Chinese formula Yi-Qi-Huo-Xue(BNC formula) in the treatment of cerebral ischemia as an example, using heterogeneous network analysis combined with high-throughput proteomics technology to provide a paradigm on the mechanism of synergistic interactions exerted by multiple compounds and targets contained in Chinese medicine. This method is based on the data mining of combination between multiple compounds and targets, in terms of “network construction- contextual computing- high-throughput protein screening- mathematical modeling- experimental validation- molecular mechanism”, achieving organic bond of computing screening and empirical study, uncovering the mechanisms of action of Yi-Qi-Huo-Xue(BNC formula) in the treatment of cerebral ischemia..This project combined heterogeneous network analysis and high-throughput proteomics technology organically, not only improved the accuracy of action mechanism in Chinese medicine of empirical study, but also made a breakthrough to address problems from experimental validation behind network construction and contextual computing, provide new thought, new technique and new strategy for study on molecular mechanism of Chinese formula.

中药复方所产生的生物效应，是其所含的化学成分通过多途径、多靶标的协同作用而产生的结果，揭示中药复方作用机制一直是中药现代化研究中的关键问题。本项目以益气活血方（脑心通方）抗脑缺血作用的分子机制研究为范例，采用多层异质网络分析与深度高通量蛋白质组技术相结合的筛选和辨识方法，在挖掘中药复方多成分多靶标有效组合的基础上，按照“网络构建—关联计算—高通量蛋白质组筛选—数学建模—实验验证—分子机制”等六个步骤，将计算筛选与实证研究有机结合，揭示益气活血方（脑心通方）抗脑缺血的作用机制，为中药复方多成分多靶标的有效协同组合的作用机制研究提供范式。.本项目将多层异质网络分析与深度高通量蛋白质组技术有机结合，既提高了中药复方作用机制的实证研究的精确性，也突破了网络构建与计算筛选后的实验验证面临的难点，为中药复方作用的分子机制研究提供新思路、新技术和新方法。

本项目以益气活血方（脑心通方）抗脑缺血作用的分子机制研究为范例，采用多层异质网络分析与深度高通量蛋白质组技术相结合的筛选和辨识方法，在挖掘中药复方多成分多靶标有效组合的基础上，将计算筛选与实证研究有机结合，揭示益气活血方（脑心通方）抗脑缺血的作用机制，为中药复方多成分多靶标的有效协同组合的作用机制研究提供范式。. 本项目主要取得以下4方面的科研成果：（1）本研究结合异质网络分析方法，针对益气活血方（脑心通方）在中风病相关的蛋白质交互作用网络上进行分析，对其作用靶标和通路进行了轮廓勾勒；（2）运用大规模定量蛋白质组学分析技术，结合网络药理学的方法，通过益气活血方（BNC）构建脑缺血后的TFs和抗脑缺血的关键TFs的失衡网络，研究了六个关键TF，发现Smad3是连接其他五个TF的中枢TF；（3）构建了氨基酸、调控氨基酸的酶以及脑缺血相关蛋白的相互作用网络，在此基础上，开展益气活血方（BNC）对脑缺血后氨基酸代谢过程的干预作用，筛选出调控两个及两个以上的氨基酸代谢过程的酶共4个，分别是AADC、GOT1、GOT2以及 TAT；（4）益气活血方（脑心通方）能够改善脑缺血后脑组织的炎症反应，与干预lncRNA Gas5以及其靶向调控的mRNA密切相关，其作用靶点可能通过抑制脑缺血后lncRNA Gas5和mRNA Ccl5、Il-1b、Il-6表达，并促进Tnfaip3的表达。. 通过本项目的研究，在国内外一级学术刊物上发表学术论文10篇，其中SCI收录5篇，1篇IF＞5，毕业硕士研究生1名，博士研究生3名。