浅谈Connectivity　map技术在中药研究中的应用.docVIP

　　浅谈Connectivity　map技术在中药研究中的应用 　　1　CMap技术 　　1.1　CMap技术基本原理 　　CMap技术以相关图的形式，提供了一个大型的药物、基因和疾病之间联系的特征基因表达图谱数据库，揭示药物、基因和疾病三者之间潜在的联系。 　　CMap技术利用RNA 芯片，对样本中的RNA表达水平做全基因组测定，得到不同基因的表达图谱，比较候选药物处理和疾病条件下细胞或组织的全基因组RNA表达图谱：如果两者存在互补关系，则说明该候选药物可能对该疾病具有疗效;另一方面，候选药物的基因表达图谱可与CMap数据库中的药物或化合物的基因表达图谱做比对，进而确定候选药物的可能疗效与药理学机制。其主要思路是以某个药物的基因组表达图谱为参照，将其在CMap数据库中进行“查询”，正向联系分值(最高接近+1)的候选药物被认为可能与参照药物之间存在下游调控和临床药物反应层面上的潜在关联，而反向联系分值(最接近-1)的候选药物最终被认为可能与参考药物不存在潜在关联或存在拮抗作用 　　1.2　CMap数据库 　　CMap数据库(http：///cmap)是由药物特有的基因组表达图谱组成，包括1　309种作用机制已知的具有生物活性小分子处理人类细胞系后的基因表达图谱。利用RNA芯片技术平台对细胞中的基因表达进行定量检测，从而明确检测出每个细胞系在特定药物处理后其基因表达水平的变化情况，这些信息则构成了该药物特有的基因组表达图谱。在药物开发领域中，我们可以快速利用基因表达谱的数据在该数据库中快速比对出与疾病高关联性的药物，同时也可以比对出药物分子的主要化学结构，归纳药物分子可能的作用机制。 　　2　CMap技术与中药作用机制的研究 　　中药作用机制研究一直是中医药现代化研究的关键问题之一。依据“君臣佐使”的原则，中药方剂常以多味药材组合入药，其作用机制复杂，使得中药研究面临较大的挑战。一般中药研究主要着眼于以症状群定义的机体状态偏离，通常把病理状态下机体出现的综合症状群作为参考系，而这些症状群是机体此时内在形态功能变化的综合反映。若某个药物消除或减轻了疾病的外在表现症状群，一般可以认为该药物有效地控制了对应的内在形态功能改变。可见，传统的中药研究方法不能用现代制药理论解释药物的作用机制。传统的药物研发在确定药物分子的化学结构和靶蛋白之后，还需要通过动物实验进一步检测药物与机体不同组织及细胞之间的相互作用。另一方面，动物实验耗时长且成本昂贵，数据规模有限，难以对不同药物的作用机制进行横向对比等。而应用CMap技术分析在体外中药处理癌症细胞后基因表达谱的变化，结合大规模的微阵列和生物信息学分析方法，在基因组表达层面上比较不同药物在作用机制上的相似性，探寻中药复杂的作用机制。青蒿素是中国首次从中药黄花蒿中提炼出的一种新的抗疟有效成分，其对鼠疟、猴疟的原虫抑制率达到100%。许多制药公司对中药的研发非常感兴趣，并且希望能从中药中发现像青蒿素这样神奇的药物，应用CMap技术为中药作用机制的研究提供了科学的解释方法，从而可能挖掘出中药更多的潜在疗效，使其充分发挥药用价值。 　　2.1　妇科疾病中药 　　四物汤(Si-Wu-Tang，SWT)在中国广泛用于治疗妇科疾病，具有补血调经的效果，其主要成分包括当归、川芎、酒芍、熟地。为了解桃红四物汤(Tao-Hong-Si-Wu-Tang，THSWT)是否具有抗疲劳作用，LI，等给小鼠连续口服THSWT　28d，然后对小鼠进行强迫游泳实验，并检测其血乳酸、血尿素氮、肝糖原和肌糖原含量。相对于动物实验，利用CMap技术，能够更快速全面地解释SWT的作用机制。WEN，等对SWT的作用机制进行研究，采用一定浓度的二甲基亚砜、雌二醇和不同浓度的阿魏酸、SWT处理人的乳腺癌MCF-7细胞6h后，利用通路分析研究药物处理后基因表达图谱的改变，发现SWT通过调节Nrf2(NF-E2-related　factor　2)基因来调控氧化应激反应。将SWT 处理过的MCF-7细胞后的基因表达图谱与CMap数据库中的化合物作对比，发现雌二醇处理MCF-7细胞后的基因表达图谱与SWT处理过的相似，其联系分值比较接近“+1”，这表明SWT可能有类似植物雌激素的药理作用。此外，醉茄素A和白藜芦醇这2种化学预防药物的基因表达图谱与SWT也相似，这表明SWT可能可以作为无毒的化学预防制剂。 　　2.2　活血化瘀药 　　片姜黄是治疗胸胁刺痛、风湿痹痛等疾病的中药，其主要成分是姜黄挥发油、姜黄醇、beta;-榄香烯和姜黄素。周中运，等应用双向凝胶电泳、质谱技术和蛋白免疫印迹法研究片姜黄对人正常肝细胞蛋白质组的影响，发现上调角蛋白1和内质网蛋白19可能是姜黄素抗肿瘤、抗氧化作用的机制之一。然