整合代谢组学和生物信息学策略在解析中药系统复杂性中的应用

中药在化学组成方面的复杂性决定了其作用方式和作用过程的复杂性。传统研究方法缺乏系统性,使得一系列制约中药现代化发展的关键问题一直未能得到很好的解决,包括中药化学物质组表征、中药作用机制、中药方剂配伍规律以及中药毒性机制等中药系统复杂性问题。代谢组学作为一门全新的组学技术,秉承了从机体全局系统出发来考量机体内源性小分子物质与外源性干预物质（如药物）的相互作用的理念,与在中医药理论指导下的中药作用原理思路一致。近年来,人们尝试将整合代谢组学技术和生物信息学策略用于解开上述中药关键问题,并已取得了一定的成果。但其在理论挖掘、策略设计、方法开发和实践拓展诸多方面都有很多具体的工作需要进一步推进。对整合代谢组学和生物信息学策略在解析中药系统复杂性中的应用进行综述。     

代谢组学及其在药物毒性评价中的应用

建立可靠的药物毒性评价方法是药物开发中的重要任务之一。近几年发展起来的代谢组学可以对生物体内的代谢产物变化进行定性定量分析,并对整体代谢轮廓进行模式识别,为药物毒性评价和毒性作用机制的研究提供了新的技术手段。本文就代谢组学、代谢组学研究方法及其在药物毒性评价中的应用进行了综述。     

代谢组学技术及其在毒理学研究领域中的应用

代谢组学是近几年发展起来的对某一生物或细胞所有低分子量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,其研究对象主要是生物体液,研究手段主要是核磁共振和质谱。简要综述了代谢组学的概念、代谢组学在毒理学研究领域中的应用、当前代谢组学研究中存在的问题及今后的发展趋势,并探讨了代谢组学在研究毒物作用机制、药物的临床前安全性评价、确定毒物作用靶器官及器官特异性新的生物标志物中的实际应用。     

基于代谢组学技术探讨特色傣药肾茶的“雅解”作用机制

中药代谢组学是本草基因组学重要的组成部分,基于代谢组学技术研究中药及民族药作用机理已成为中药现代化研究的重要手段之一.傣药为中国"四大民族药"之一,具有完善的理论体系,其中"雅解"理论是其最具特色的医药理论."雅解"为傣语,意译为解药;肾茶是傣药"解药"之一,傣族人民长期代茶饮,临床上具有显著的保健和"解毒"作用.本研究应用液相色谱-质谱联用技术检测给予正常大鼠(Rattus norvegicus)肾茶提取物后大鼠尿液和血清中代谢物的变化,质谱数据采用正交偏最小二乘法判别分析方法寻找正常组和给药组之间的代谢物差异,并通过变量重要性投影选取潜在生物标志物,结合质谱信息和数据库检索对潜在生物标志物进行鉴定,将鉴定到的生物标志物输入MetPA数据库中构建代谢通路和关联网络.结果表明,两组大鼠尿液和血清中代谢物模式识别得到了很好的区分,分别发现并鉴定了39个尿液的潜在生物标志物和26个血清的潜在生物标志物,尿液的生物标志物主要与三羧酸循环、氨基酸代谢、辅酶A生物合成、脂类代谢、嘌呤代谢、胆汁酸合成等13条代谢通路相关,血清的生物标记物主要与氨基酸生物合成、氨基酸代谢、脂类代谢等5条代谢通路相关.该研究发现,口服肾茶提取物后可能提高机体基础代谢水平及免疫能力,同时提高机体对毒素的分解能力从而发挥其"解毒"机制.本研究为阐明肾茶的"雅解"机制提供了科学依据,同时为扩大肾茶的临床应用以及傣药中其他"雅解"类品种的开发提供了借鉴,也为丰富传统医药中"治未病"理论的科学内涵提供了参考.     

生物质谱鉴定中药活性成分靶标蛋白质的研究进展

传统中药具有毒副作用低,药物资源广泛,不易产生耐药性以及多靶点协同作用等优点.然而,中药临床应用中存在的作用物质基础不清,药物吸收、分布和代谢途径不确定,活性成分作用机制不明确等问题,在很大程度上限制了中药进一步的临床应用.因此,发现和确认中药活性成分的作用靶标,阐明中药活性成分的药效物质基础和分子作用机制是中药现代化研究中亟待解决的关键科学问题.基于软电离技术的生物质谱具有高灵敏度、高特异性、高通量、低样品消耗等优势,已成为现代药物发现领域药物靶标鉴定的有力工具,在中药活性成分靶标鉴定中也得到越来越多的应用.本文总结、评述近年来应用生物质谱分析新方法、新技术,筛选鉴定中药活性成分靶标蛋白的最新研究进展,旨在阐述生物质谱技术研究中药活性成分作用机制的基本策略和取得的研究成果,以期进一步促进生物质谱技术在中药现代化研究领域中的应用.     

代谢组学技术在微藻研究中的应用

代谢组学(metabolomics/metabonomics)是系统生物学的重要组成部分之一,主要通过分析生物体受环境刺激、病理生理或基因变异等因素引起的内源性小分子代谢物变化来研究其生理功能与代谢之间的关系,进而揭示代谢物变化背后的代谢调控机制与机理。代谢组学技术具有灵敏度高、选择范围广和分析速度快等特点,逐渐在微藻研究领域发挥出优势。本文介绍了代谢组学的研究流程、分析方法以及代谢组学在微藻领域的应用和发展趋势,并提出了代谢组学在微藻研究过程中面临的问题和挑战,以期为代谢组学技术在微藻生物能源利用、环境保护、生产高价值产物等方面的应用提供新的思路和选择。     

代谢物组学及其在微生物研究中的应用

代谢物组学(metabolomics)是继基因组学(genomics)、蛋白质组学(proteomics)后发展起来的一门新学科。对代谢物组学的含义,研究方法及流程,特别是其在微生物中的应用进行了介绍,包括使用代谢物组学中的NMR技术研究微生物在降解环境污染物中的作用;使用代谢物组学技术研究微生物代谢通量,从而在分析代谢通量的基础上通过代谢工程改变代谢通量,提高目的产物的得率;确定所获得基因库中沉默基因的功能;运用代谢物组学分析方法阐明生物体系对于环境变化的响应,从而协助我们确定最佳的取样时间及最佳分析组织,设计实验。随后简要对代谢物组学发展动态进行了展望。     

代谢组学技术在营养学研究中的应用

代谢组学可以系统性地研究生物体受到扰动或干预后整体代谢水平的变化。文章概述了代谢组学技术的生物样品采集与制备、分析技术、数据处理与统计分析、差异代谢物结构鉴定与代谢通路分析等方法与步骤及其在营养学研究领域中的应用,展望了代谢组学技术在营养学研究领域的应用前景,以期为下一步的研究提供参考。     

代谢组学技术及其在临床研究中的应用

在后基因组时代, 系统生物学研究成为人们关注的焦点。转录组学、蛋白质组学等功能基因组学研究方法可同时检测药物或其他因素影响下大量基因或蛋白质的表达变化情况, 但这些变化不能与生物学功能的变化建立直接联系。代谢组学方法则可为代谢物含量变化与生物表型变化建立直接相关性。代谢组学研究的目的是定量分析一个生物系统内所有代谢物的含量, 进行全面代谢物分析需要分析化学技术的支撑, 核磁共振和基于质谱的分析技术是代谢组学研究的两种主要技术手段。代谢组学研究可产生大量数据信息, 对这些数据进行分析离不开化学统计学的应用, 比如主成分分析、多维缩放、各种聚类分析技术以及功能差异分析等。文章综述了近年来代谢组学分析技术及数据分析技术的研究进展, 在此基础上, 对代谢组学在临床研究及临床前研究中的应用研究进展进行了综述。对疾病代谢表型图谱的研究有助于人们了解疾病发生、发展以及致死的机制; 在临床条件下, 这些代谢图谱可以作为疾病诊断、预后以及治疗的评判标准。代谢物组成的变化是毒物胁迫对机体造成的最终影响, 利用代谢组技术可以直接反映毒物对机体的影响。质谱技术、核磁共振技术的应用使得药物筛选过程可以快速完成, 并有助于实现个性化用药。此外, 利用代谢组学技术还可以进行已知酶的新活性研究, 也可以研究未知酶。     

代谢组学与营养学研究

代谢组学(metabonomics)是近几年来基于核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)、质谱(mass spectrometry,MS)和高效液相色谱(HPLC)等发展起来的一种新的"组学"技术,是通过分析生物体液及组织中所有小分子物质来研究有机体内物质代谢规律和健康状况的一门学科。代谢组学在功能基因组学、病理生理学、药理毒理学和营养学等方面有着广泛的应用前景。本文综述了代谢组学的研究进展和在营养学方面的应用。     

现代生物医学科技前沿与中西医结合交叉

本文讨论了中医现代化和中西医结合的有关问题,指出中医现代化工作可分为三个方面：第一方面,应当培养大批临床上过硬的中医人才,在临床上有所突破,以此为基础进行理论研究;第二方面,将中医理论转换成现代语言;第三方面,中医与包括现代生物医学在内的多学科结合。阐述了现代生物医学科技前沿与中西医结合交叉而产生的新学科一光子中医学。指出光子中医学将为中西医结合提供理论和技术平台,成为多学科研究中医的代表性学科,并将成为中医现代化的一个重要方向,为人类卫生事业作出重大贡献。     

中药现代化的理论和方法研究

中药现代化的任务是对当代药物学家的挑战.中药现代化的目标、方法尚无统一的认识.吴凤锷在1989年就提出了中药现代化的方法.随着时间的推移,这一设想已被一些药物学家所认可,并开始了这方面的研究工作.通过多年的思索,对中药现代化的理论依据进行了研究,认为:(1)中药疗效是针对生药而言,即针对多种成分的结合疗效.(2)中药的多种成分特别适合于老年性多种慢性并发症的治疗.(3)中药的安全性是由于多成分、所含各成分相对剂量低的原因.(4)中药的个体针对性强,同病异治,或异病同治.(5)中药服用后进入人体的代谢过程不同于西药,对消化道中菌群产生影响,从而影响人体的生理功能.(6)中药既含有蛋白质、微量元素等功能性营养成分,又含有生物碱、黄酮等药物成分,本质上处于西药与食品之间.由于传统中药有以上特点,故中药的现代化必须保持这些特点.最好的方法就是作者所提出的用单方成药代替生药的方法.从现状看,这一方法既有理论依据,在技术上又是可行的.符合中医的传统理论及中草药的特点.     

中医知识创新的影响因素及实证分析

中医作为我国的国粹,担负着医疗保健的重要角色,为中华民族的繁衍昌盛发挥了重要的作用。中医的发展既要传承其“辩证论治,天人合一”的中心思想,又要在前人理论的基础上,利用现代化信息技术手段和多学科之间的相互转化实现理论或实验的创新。中医药的创新发展不能受传统中医理论、方法的局限,应该在反思中传承,关注新的视角,提出新的学说。本文结合省内多家医院的实证调研数据,运用SPSS18．0软件对数据进行分析和检验,探讨影响中医知识创新的主要因素。这不仅对于深化中医知识创新理论有重要的学术价值,而且对于提高中医知识创新能力、提升中医竞争优势有着深远的现实意义。     

代谢物组学在医药研究中的成功实践

代谢物组学作为后基因时代的一种全新的组学技术。其主要以现代系统生物学为理论基础,以生物体液为研究对象,以现代谱学分析理论和生物样品制备方法为技术支撑,集中生物体内低分子量化学组分进行全息分析和海量数据挖掘,最终明晰机体生物学变化的本质。代谢物组学在功能基因组学、病理生理学、药理毒理学等方面都有着广泛的应用前景。本文以代谢物组学概念化的提出为切入点,着眼于代谢物组学的宽口径应用领域,重点概述代谢物组学在医药领域的成功实践,并对代谢物组学的未来发展做初步构想代谢物组学在功能基因组学、病理生理学、药理毒理学等方面都有着广泛的应用前景。     

中医知识创新的影响因素及实证分析

中医作为我国的国粹,担负着医疗保健的重要角色,为中华民族的繁衍昌盛发挥了重要的作用。中医的发展既要传承其"辩证论治,天人合一"的中心思想,又要在前人理论的基础上,利用现代化信息技术手段和多学科之间的相互转化实现理论或实验的创新。中医药的创新发展不能受传统中医理论、方法的局限,应该在反思中传承,关注新的视角,提出新的学说。本文结合省内多家医院的实证调研数据,运用SPSS18.0软件对数据进行分析和检验,探讨影响中医知识创新的主要因素。这不仅对于深化中医知识创新理论有重要的学术价值,而且对于提高中医知识创新能力、提升中医竞争优势有着深远的现实意义。     

MicroRNA介导中药活性成分抗肿瘤机制的研究进展

MicroRNA(miRNA)作为一类新发现的非编码RNA,其异常表达在肿瘤的病理过程中扮演着重要角色,起着类似癌基因和抑癌基因的双重作用。目前中药活性成分抗肿瘤已成为关注的热点,但其影响miRNA的报道却较少。就近几年有关中药活性成分、miRNA及肿瘤间关系的研究进行了综述,为今后中药活性成分抗肿瘤的机制研究提供新思路。     

微生物转化技术在中药开发中的应用进展

中药现代化是目前中药研究最迫切的需要,微生物转化技术可以利用微生物的特性解决中药现代化研究中难以解决的诸多问题,我们总结了微生物转化中药的特点,转化酶系统及反应类型,分析了微生物生物转化对中药的影响,认为微生物转化技术酶系统广泛,选择性强,反应条件温和可控,反应类型广泛,适用于所有类型的中药有效成分的生物转化,经过转化后,可以提高中药药效,降低毒性,去除杂质,帮助有效成分的体内代谢及产生新的药物成分。中药微生物转化技术必定成为中药学与微生物学完美契合的典范,推进中药现代化的进程。     

中医药参与干细胞研究特色及进展

干细胞因其具有自我更新、在特定的诱导条件下可以分化为多种工作细胞及向损伤组织迁移的能力,受到越来越多研究者的关注。近年来,有关传统中医药参与干细胞的研究已见诸多报道,本文回顾了近年来中医药参与干细胞研究的诸多报道,总结了得出了在中医经典理论指导下中医药参与干细胞研究多以补肾、益气类中药为主,以中药复方、单味中药以及中药有效组分的形式进行研究,结果表明中药可以影响干细胞的生物学特性及功能,能参与完成干细胞动员、迁移、归巢、增殖、分化等各个环节,传统的中医理论可以拓宽干细胞研究的思路,有望解决干细胞研究中的诸多难题,提示中医药在干细胞研究领域中具有较大的潜能,中医药联合干细胞治疗在临床应用中具有较大的应用前景。     

Synthetic lethality theory approaches to effective substance discovery and functional mechanisms elucidation of anti-cancer phytomedicine

BackgroundLongstanding, successful use of combinations of phytopharmaceuticals in traditional Chinese medicine (TCM) has caught the attention of several pharmacologists to natural medicines. However, the development and popularisation of TCM is mainly limited because of the unavailability of reports clarifying the mechanisms of action and pharmacologically active ingredients in such formulations. Previous studies on natural medicines have mostly focused on their dominant components using forward pharmacology which often neglects trace components. It is necessary to assess the pharmacological and therapeutic superiority of many such trace components in comparison with single constituents.PurposeIn this study, we aimed to propose a new pharmacological research strategy for TCM. In particular, we presented the possibility that the effective mechanism of action of trace components of TCM is based on synthetic lethality. We sincerely hope to explore this theory further.MethodWe obtained retrieve published research information related to synthetic lethality, phytochemicals and Chinese medicine from PubMed and Google scholar. Based on the inclusion criteria, 71 studies were selected and discussed in this review.ResultsAs an interaction among genes, synthetic lethality can amplify co-regulatory biological effects exponentially. Synthetic strategies have been successfully applied for research and development of anti-tumour agents, including poly ADP-ribose polymerase inhibitors and clinical combination of chemotherapeutic agents for efficacy enhancement and toxicity reduction. TCM drugs contain several secondary metabolites to combat environmental stresses, providing a multi-component basis for corresponding synergistic targets. Therefore, we aimed to study whether this method could be used to identify active components present in trace amounts in TCM drugs. Based on a reverse concept of target–component–effect and identified synergistic targets, we explored the mechanisms of action of weakly active components present in trace amounts in TCM drugs to assess combinations of potential synergistic components.ConclusionThis pattern of synthetic lethality not only elucidated the mechanisms of action of TCM drugs from a new perspective but also inspired future studies on discovering naturally occurring active components.     

中医药的抗炎机制在治疗肝纤维化中的作用

肝脏是人体腹腔内最大的实体器官,对维持机体的基本生理功能起着至关重要的作用。肝脏疾病是威胁人类健康的常见病多发病。全球约有10%人口受到不同程度的肝脏疾病的危害,其中,肝纤维化往往成为这些疾病的晚期病理特征。由于肝纤维化的发病机制复杂,尚无有效的合成类药物能够治疗肝纤维化。中药治疗肝纤维化具有多靶点和副作用小的优势。本文综述了肝纤维化的病理特征与诱发炎症的关系,讨论了中药治疗肝纤维化的单味中药、传统配方及其化学活性成分的抗炎症机制。