中药研究怎么做：超简单的网络药理学

网络药理学（network pharmacology）是由Hopkins首先提出的方法，它集合了高通量数据整合、数据库检索、数据挖掘、靶点预测、以及模拟实验室等多种研究手段，从系统的角度展现中药成分靶点间的相互联系和作用，网络药理学能够整体地分析中药复方“多成分”的作用机制，也能独立呈现某种特定疾病相关的“活性成分-靶点-通路”，其系统性、整体性的特点与中医中药整体观、辨证论治的原则相吻合，能有效地推动中药复方的深入研究，揭示中药药效物质基础。

今天我们来看一篇2022年4月28日发表于Oxidative Medicine and Cellular Longevity（IF 7.31）杂志，题为“Identification of Bioactive Compounds and Potential Mechanisms of Kuntai Capsule in the Treatment of Polycystic Ovary Syndrome by Integrating Network Pharmacology and Bioinformatics”的研究论文，该文章通过网络药理学、生物信息学、分子对接等方法揭示了坤泰胶囊（KTC）治疗多囊卵巢综合征（PCOS）的靶点和分子机制，证实槲皮素有可能替代KTC治疗PCOS。

这篇文章的研究套路较为经典：

1. 筛选KTC主要活性成分和靶点

3. 收集和筛选PCOS的治疗靶点

4. 构建KTC和PCOS靶点互作网络

5. 蛋白互作分析，以及基因功能富集分析

6. 分子对接

7. 鉴定KTC核心活性成分

图1. 流程图，该文通过网络药理学、生物信息学、分子对接等方法揭示了KTC治疗PCOS的活性成分、靶点和分子机制

研究结果

1. KTC 的有效成分和靶点筛选

作者通过TCMSP数据库获得KTC的80个活性成分和204个治疗靶点。通过“Cytoscape”软件构建了“中药-成分-靶点”的调控网络（如图2所示）。其中与靶点相互作用最多的药物成分是槲皮素、山柰酚和黄芩素。

图2. KTC的活性成分与靶点之间的关系网络

2. PCOS 的治疗靶点筛选

作者在DisGeNet、genecards、NCBI、OMIM和PharmGKB数据库中查找到PCOS相关靶基因，随后合并了GEO数据库中的三个 PCOS 相关数据集，并进一步使用 R包“sva”和“limma”进行批量校正，筛选出315个差异表达基因 (DEG)（图3）。

图3. 从GEO数据库获得的PCOS相关DEGs

3. KTC的潜在治疗靶点

从 GEO 数据库获得的 DEGs 与来自DisGeNet、genecards、NCBI、OMIM和PharmGKB 数据库的 PCOS 相关靶点相结合。筛选至少出现两次的靶点并与 KTC 的治疗靶点取交集，从而产生 88个PCOS 的潜在治疗靶点（图 4）。

图 4. 与 PCOS 治疗相关的靶点。(a) 5个数据库和 GEO 数据集中 PCOS 治疗靶点相结合。(b) (a)中至少两个数据库中的靶点和KTC治疗靶点的交集。

4. GO, KEGG富集分析及蛋白-蛋白互作（PPI）网络的构建

为了进一步探索KTC治疗PCOS的作用机制，作者利用R语言对潜在治疗靶点进行GO和KEGG富集分析，得到的生物学功能和信号通路如图5所示。随后构建了潜在治疗靶点的 PPI 网络图，颜色越深，节点面积越大，度数和重要性越高（图6a）。选定的核心潜在治疗靶点如图 6b所示。

图 5. KTC 治疗靶点的 GO 和 KEGG 富集分析

图 6. PCOS 的 KTC 治疗靶点的 PPI 网络

5. 分子对接

通过分析PPI网络，识别出MAPK1、MAPK8、TP53、AKT1和JUN这5个核心靶点，并进一步寻找其对应的活性成分。通过分子对接筛选出结合能最低的四种化合物：TP53和槲皮素、TP53和黄芩素、MAPK1和槲皮素以及MAPK8 和山柰酚（图7）。

图7. PPI网络中的核心靶点与其对应活性成分分子对接的结果

6. KTC的核心成分筛选

通过将每种活性成分的靶点与 KTC 的潜在治疗靶点相交，作者最终确定槲皮素是 KTC 的核心成分。槲皮素有71个靶点，与KTC治疗PCOS的潜在治疗靶点重叠（图 8a）。作者对这71个目标进行了PPI网络分析，发现5个核心目标与KTC的几乎相同（图8b）。槲皮素和KTC的GO和KEGG富集分析结果重复率达到75%（图 8c、8d）。

图8. 槲皮素潜在治疗靶点的生物信息学分析

小结

在这项研究中，作者通过网络药理学、生物信息学、分子对接等方法揭示了KTC治疗PCOS的靶点和分子机制，并筛选并证实了槲皮素是KTC的核心成分，或可替代KTC治疗PCOS患者。这些结果可为KTC在PCOS治疗中的临床应用提供依据。

转自：“学术查”微信公众号

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