基于网络关键节点分析的中药防治冠心病机制研究

该文对冠心病疾病网络、防治冠心病西药作用网络和活血化瘀中药作用网络的交集部分进行分析,计算节点连接度、瓶颈值、中介性等11个网络节点特征参数值,建立了基于支持向量机算法的冠心病-西药交集网络中关键节点特征参数的潜在作用靶标辨识模型,其模型C,γ参数分别为5.14,-1.11,模型对正、负样本的预测正确率达到81.6%,79.2%,对测试集样本的预测敏感性、专一性和准确率分别为81.5%,78.3%,79.6%。并利用模型预测了冠心病-活血化瘀中药交集网络中的潜在作用靶标,共获得180个阳性靶标、42个阴性靶标。本文以钙连蛋白、白介素-1、肿瘤坏死因子等9个阳性靶标为例探讨阐释了中药防治冠心病的作用机制。研究表明网络潜在关键靶标分析方法有助于发掘活血化瘀中药防治冠心病的潜在作用靶点,可为从分子层次和系统层面上揭示中药作用机制提供方法学支持,对中药的作用机制阐释和新药研发具有指导意义。

基于钾离子通道开放的中药降压成分发现研究

该文以降压靶标膜ATP敏感钾通道(ATP-sensitive potassium channel,KATP)为研究对象,构建其基于配体和基于受体结构的药效团模型,并分别筛选中药化学成分数据库(traditional Chinese medicine database,TCMD),利用分子对接评价筛选结果,发现具有潜在KATP开放作用的中药降压活性成分。其中,基于配体的药效团模型(ligand based pharmacophore,LBP)以对人源KATP具有开放活性的48个化合物为研究对象,利用Hypogen模块进行构建,最优模型由1个氢键受体、1个氢键供体、1个疏水基团、1个芳香环和5个排除体积组成,预测训练集化合物活性相关系数为0.876 4,测试集相关系数为0.705 8,辨识有效性指数N为3.304,综合评价指数CAI为2.616;以KATP同源模建模型(PM0079770)为研究对象,构建基于受体的药效团模型(structure-based pharmacophore,SBP),最优模型具有6个氢键受体、8个氢键供体、7个疏水基团和18个排除体积,辨识有效性指数N为2.200,综合评价指数CAI为2.017。分别用2个最优模型对TCMD数据库进行筛选,对候选化合物进行Lipinski五规则及ADMET性质预测研究,LBP模型命中171个化合物,SBP模型命中178个化合物。利用分子对接技术分别对上述2组潜在中药活性成分进行评价,按照打分值由大到小的排序,分别选取对接pose个数的前3%为潜在活性化合物。得到由LBP模型虚拟筛选得到的10个化合物、由SBP模型虚拟筛选得到的2个化合物,共12个具有潜在KATP开放活性的中药成分。该研究为发现新的KATP开放剂提供了思路。

支持向量机在中药肾毒性研究中的应用

计算了111个肾毒化合物和90个无肾毒化合物的6 122个分子描述符,采用Cfs Subset Eval评价和Best First-D1-N5搜索相结合的方法筛选特征描述符子集。用支持向量机(SVM)构建化合物肾毒性判别模型。收集通过造成肾小管损坏致肾毒性的39个化合物,与39个无肾毒化合物组成数据集,用相同方法构建化合物肾小管损坏判别模型。2个模型的准确率、灵敏度、特异性、马修斯相关系数均在70%以上。以22个有肾毒的中药成分作为外部验证集,进一步评价肾毒性判别模型,准确率达72.73%。用肾小管损坏模型进一步判别肾毒性模型筛查结果为阳性的中药成分,其中10个中药成分可能通过损害肾小管致肾脏毒性,6个已有文献佐证。实验结果表明本研究构建的2个模型具有一定的准确性,有助于开展中药肾毒性成分筛查工作,并为进一步研究肾毒性机制提供新思路。

基于片段搜索和相似性搜索的抗哮喘中药发现研究

目的:探讨利用防治哮喘的常用化学药物结构信息筛选活性中药。方法:以Drugbank数据库中具有明确治疗哮喘的活性化学药物为基础,以活性片段搜索和结构相似性搜索为筛选方法,获得具有防治哮喘的中药成分;追溯活性成分的来源中药,并结合中医防治哮喘的治法治则,探讨进行组方。结果:以36个作用于8个靶点的化学药物为基础,通过活性片段搜索获得62个药效成分,相似性搜索获得10个药效成分,总计72个药效成分来自39个常用中药,包括麻黄、半夏、细辛、生姜、地龙、甘草、麦冬、紫菀和吴茱萸等已被证明具有抗哮喘作用的中药;结合热哮清热宣肺,化痰降逆;寒哮温肺散寒,化痰平喘的中医治法治则,分别探讨组合了麻黄、半夏、生姜、甘草和麻黄、地龙、甘草两个作用于多靶点整体治疗的方剂。结论:应用片段搜索和相似性搜索的方法进行中药的发现研究具有一定的可行性。

基于药效团技术与专利检索的降脂中药发现研究

抑制HMG-Co A还原酶的他汀类药物与激动PPAR-α的贝特类药物联合应用相较于单纯应用能产生更好的降脂效果,但同时也会产生较强的不良反应。中药与HMG-Co A还原酶抑制剂合用治疗高血脂疗效稳定、毒副作用小,为药物联用提供了新的选择。该文利用药效团技术搜索中药化学成分,追溯其来源中药,确定潜在的具有PPAR-α激动活性的常用中药。由于现有中医经典中未涉及治疗高脂血症的相关用药方案以供参考,为确保所选中药的联合应用具有较高的安全性和有效性,该文选择世界传统药物专利数据库中已有临床验证的能与他汀类药物联合降脂之中药,并据此分析药效团命中结果中的相应药物,最终获得能作用于PPAR-α且能与他汀类药物联合使用的常用中药。其中,药效团模型以PPAR-α的8个配体-受体结合物为研究对象,利用DS程序中的Receptor-Ligand Pharmacophore Generation模块建立,并以Screen Library模块进行优化,获得最优子药效团。最优子药效团模型由2个氢键受体、3个疏水基团以及19个排除体积组成,辨识有效性指数N值2.82、综合评价指数CAI值1.84。采用该模型对TCMD数据库进行筛选,命中5 235种化学成分、1 193种来源天然动植物,最后确定常用中药62味。专利检索得到38味常用中药,与虚拟筛选结果进行比对,最终获得7味中药。

支持向量机在中药神经毒性成分筛查中的应用

该文通过计算324个神经毒性化合物和235个无神经毒性化合物的物理化学性质、电荷分布及几何结构等特征的6 122个分子描述符,通过CfsSubsetEval评价和BestFirst-D1-N5搜索相结合的方法筛选描述符,利用支持向量机(SVM)构建了化合物神经毒性判别模型。模型的准确率、灵敏度、特异性均在80%以上。以30个确有神经毒性的中药成分作为外部验证集,进一步验证模型准确率,达73.333%。将该模型应用于山豆根神经毒性成分筛查,筛得13个潜在神经毒性化合物,其中4个已有文献验证。实验结果表明该模型具有一定的准确性,有助于开展中药神经毒性成分筛查工作。

黄酮类多药耐药相关蛋白抑制活性的构效关系研究

该文应用比较分子相似性指数法(comparative molecular similarity index analysis,CoMSIA)对29个黄酮类成分的结构与其多药耐药相关蛋白(multidrug-resistance associated protein,MRP)MRP1和MRP2的抑制活性进行了定量构效关系(quantitative strucuture-activity relationship,QSAR)研究。通过考查不同分子力场组合对CoMSIA建模的影响,获得了对MRP1和MRP2抑制活性起重要作用的分子力场,构建了最优QSAR模型,并探讨了黄酮类多药耐药相关蛋白抑制剂的结构修饰方法。研究结果不仅可为新药研发提供指导,也有助于部分探讨MRP1和MRP2的受体结构和含黄酮类中药的协同作用机制。

基于分子对接技术的高频降脂药对作用机制研究

中药治疗高脂血症临床疗效确切,但降脂中药的效应物质基础和作用机制仍待进一步明确。该文用关联规则方法分析了2010年版《中国药典》收录的降脂中成药的药对组合规则,并以支持度排序前3的高频药对"葛根-山楂、丹参-山楂、何首乌-山楂"的20个主要化学成分和3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMG-Co A reductase)、过氧化物增殖物激活型受体α(PPAR-α)、Niemann-Pick C1 like 1(NPC1L1)3个关键降脂靶点为研究对象,利用Lib Dock分子对接程序对以上化学成分和靶点的相互作用进行探讨。首先用均方根偏差(RMSD)考察了程序对于3个靶点受体配体结合体系的适用性并得到原配体与受体的对接打分值,再利用已上市药物与对应靶点的相互作用分析获得关键氨基酸,从而建立了基于对接打分值和关键氨基酸作用的降脂活性化合物筛选规则。计算结果表明金丝桃苷、葛根素、丹酚酸A和白藜芦醇苷4个化合物可能同时作用于2个靶点,另外5个成分能够分别作用于一个靶点,揭示高频药对通过作用于多靶点,发挥协同增效的作用。该研究初步阐释了中药降脂高频药对主要化学成分多靶点作用的分子机制,为多靶点降脂新药的研发提供了一定的参考。

基于分子模拟技术发现潜在中药烟酸受体激动剂

烟酸能提高人体高密度脂蛋白水平,降低血清总胆固醇、低密度脂蛋白及三酰甘油水平,临床上常用于低高密度脂蛋白胆固醇血症和高三酰甘油血症的治疗。研究表明,烟酸在发挥疗效的同时易引起皮肤潮红等不良反应。以生物电子等排、片段搜索和类药五原则初筛中药化学成分数据库中可能与烟酸有相似药理作用的中药成分,结合同源模建和全柔性分子对接进一步筛选潜在的烟酸受体激动剂,获得候选化合物11个,来源于8味常用中药。其中,候选化合物与烟酸受体相互作用的方式和烟酸类似,且分子对接打分值均高于烟酸,其成药性有待进一步考察;8味来源中药中部分已有文献研究确证降脂疗效,提示其可能通过上述方式发挥作用。综上,本研究为从中药中获得新的烟酸受体激动剂、改善高脂血症用药现状提供了依据和指导。

计算机辅助药物设计在天然产物多靶点药物研发中的应用

多靶点药物能同时调节多靶点、调节疾病网络的多个环节,在获得较高疗效的同时可降低单靶点引起的毒副作用,是治疗复杂性疾病的理想药物,因此已成为药物研发的主要方向。而天然产物凭借其结构的多样性,较高的多靶点活性和较小的毒副作用等优势,是多靶点药物开发的重要来源。计算机辅助药物设计(computer-aided drug design,CADD)是常用的多靶点药物研发方法,其主要包括虚拟筛选和药效团设计。该文对其进行了系统梳理,探讨了各方法用于天然产物多靶点药物研发的前景与优势。

基于生物网络探讨防治冠心病药物作用机制

该文以冠心病疾病相关基因和靶点以及防治冠心病药物作用靶点为研究对象,分别构建冠心病疾病网络和防治冠心病药物作用网络,并对网络的度分布、特征路径长度、连通情况和异质性等网络拓扑特征参数进行分析,验证了网络的可靠性;在此基础上对2个网络取Intersection计算,对二者的交集子网络进行药物作用机制解析。所构建的冠心病疾病网络含有15 221个节点和31 177条边、防治冠心病药物作用网络含有15 073个节点和32 376条边,2个网络的拓扑特征参数表明均具有无标度和小世界的整体结构特性。本文以交集子网络中降钙素基因相关肽和IL-6激活JAK/STAT 2个反应途径为例,探讨阐释了药物防治冠心病的间接作用机制。研究结果表明将疾病网络与药物作用网络相互结合的生物网络分析方法有助于进一步深入认识药物治疗的作用机制,对于疾病的预防和治疗具有重要价值。