什么是网络药理学？专业科普带你了解网药框架

康乔

网络药理学（Network Pharmacology）
中医药是中华文明的瑰宝，它以自己独特的体系诠释了其科学性。中医药的科学性体现在几千年来治病救人的显著疗效，更是在抗击新冠肺炎疫情中发挥了举足轻重的作用。但是中药的组成成分复杂，并且靶点多，想要全面地分析中药发挥治疗疗效的作用机制是比较难的，那么就需要开发一种多成分、多靶点与多种疾病间复杂网络关系的研究模式，因此基于系统生物学理论以及生物信息学应用的网络药理学应运而生。
PART1 网络药理学的简介
网络药理学是由Andrew L Hopkins在2007年首次提出，融合了多向药理学、生物信息学、计算机科学等多学科的技术和内容，用生物信息学和网络分析方法对生物系统进行分析，整体性地阐明药物作用机制，进行多靶点药物分子设计的学科。
将网络药理学应用于中医药研究中的创新点是基于单味或复方中药，研究中药成分、药物靶标、疾病的作用和联系，挖掘中药多靶点、多途径治疗疾病的作用机制。核心问题是评价中药多个靶点的协同作用对疾病相关分子网络的综合影响，针对这一问题，可以通过从成分-靶点-通路-疾病的角度系统阐述其发挥临床疗效的作用机制。

PART2 网络药理学的研究流程图



PART3 网络药理学的常用工具
中药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP）：用于药物化合物成分及相关靶标的筛选；
有机小分子生物活性数据库（Pubchem）：用于药物化合物结构搜索；
SwissTarget数据库与Uniprot数据库：用于靶标蛋白基因的搜索与校正；
人类基因数据库（GeneCards）以及疾病相关的基因与突变位点数据库（DisGeNET）：用于疾病基因搜索筛选；
在线韦恩图（Venny）：用于药物筛选靶标基因与疾病基因的交集基因的反映；
蛋白互作平台数据库（STRING）：用于构建蛋白相互作用网络（PPI）；
生物学信息注释数据库（DAVID）：用于GO分类富集和KEGG通路富集分析；
在线云平台（微生信）：用于GO分类富集分析和KEGG通路分析结果绘制气泡图或者柱状图；
网络拓扑属性分析软件Cytoscape：用于构建“成分-靶点-通路”网络。

PART4 网络药理学的研究步骤
4.1 药物有效成分及其靶点筛选
利用TCMSP数据库等，以OB ≥ 30％（口服生物利用度）和DL ≥ 0.18（类药性）为筛选条件，检索药物有效成分。若利用本草组鉴（Herb）数据库（http://herb.ac.cn）进行检索，常根据Linpinski五原则对检索到的活性成分进行筛选。根据各成分的PubChem Cid在PubChem数据库中进行检索，获得候选化合物的isomeric smiles编号，若无PubChem Cid则在TCMSP数据库中下载其分子图片利用结构计算站（http://www.vcclab.org/web/alogps/）计算其SMILES编号。将得到的活性成分的SMILES编号导入到SwissTargetPrediction数据库、TargetNet数据库对化合物靶标进行预测，获得化合物的靶点。得到化合物相应靶点后通过Cytoscape软件构建“药物成分-靶点”网络。
4.2 疾病靶点筛选
可利用GeneCards数据库、DisGeNET数据库，进行检索，获得疾病相关靶点。利用Uniprot数据库对靶点进行去重和规范化处理。
4.3 潜在靶点蛋白质-蛋白质互作网络的构建
利用Venny对规范后的疾病相关靶点与中药相关靶点进行交互映射，获得交集靶点，并将所得结果以Venn图的形式呈现。然后将交集靶点导入String数据库，蛋白质种类设置为“homo sapiens” ，其他参数值保持默认，得到药物治疗疾病潜在靶点的蛋白质-蛋白质互作网络。随后将其导入Cytoscape，利用CytoNCA计算网络的Degree值（DC）、Betweenness值（BC）、Closeness值（CC）等筛选关键靶点。
4.4 GO富集分析和 KEGG信号通路富集分析
将核心靶点导入DAVID数据库进行分析，选择OFFICAL_GENE_SYMOL格式，设置物种为“homo sapiens”，进行“GOTERM_BP_DIRECT”、“GOTERM_CC_DIRECT”、“GOTERM_MF_DIRECT”等GO生物进程富集分析和“KEGG_PATHWAY” KEGG信号通路富集分析，以得到药物作用于疾病的生物进程和关键信号通路，并将结果分别以柱状图和气泡图的形式呈现。
网络药理学交流qq群号：584655849
微信公众号：致学网药
编辑：陈军磊 徐艳红
审核：致学网药团队

山东刘一首

讲的很有用，大致能了解到网药是干什么的[大笑]