[发明专利]基于网络靶标的药物网络药理学智能和定量分析方法与系统

说明书

本发明基于“网络靶标”原创理论，提出了一种药物网络药理学智能和定量分析方法与系统，用于药物(包括中西药物等各种药物类型)干预疾病生物网络的整体效应度量。该方法能综合疾病、药物有关的定性和/或定量的生物信息，以疾病生物网络为靶标，从系统和整体的角度进行药物干预疾病生物网络的效应度量，揭示药物的整体作用机制。该方法提供基于定性、定量可选度量方式，采用生物功能多尺度定性分析和/或时间‑空间多维度定量分析来衡量药物干预网络效应，为突破以往基于经验或基于单靶标的药物研究方式的局限，理解药物网络调节机制，快速、智能发现药效物质、作用机理、疗效客观指标、临床适应症等提供了新的关键技术。

技术领域

本发明涉及基于网络靶标的药物网络药理学智能和定量分析方法和系统，其属于以疾病生物网络为靶标的、利用疾病和药物的生物分子-生物功能-表型多尺度信息和/或空间、时间多维度信息，来智能和定量分析药物干预生物网络的整体效应的网络药理学技术。

背景技术

疾病(包括中医证候)是机体在环境暴露、遗传易感性和年龄等等众多因素复杂交互作用下发生的，但长期以来“单基因、单靶标、单药物”的还原论药物研究模式，难以揭示药物对疾病干预的整体作用机制。随着近些年系统生物学和网络药理学的发展，“网络靶标-系统调节”原创理论被首次提出，它将药物研究模式从描述性的“一药一靶”，转变为预测性的“网络靶标”来解析药物整体作用机制的新模式(图1)。“网络靶标-系统调节”理论认为，药物可能是通过对疾病内在的生物网络发挥“多因微效”的整体调节作用、产生疗效“涌现”的结果。因此，以疾病生物网络的关键环节为靶标，利用靶标效应在时间、空间上的网络联系，能够较好地刻画药物对疾病生物网络的整体干预效应，实现对疾病生物学机制及药物作用机制的理解^[1]。基于中医药使用的整体观，“网络靶标-系统调节”的理论和方法为描述药物对疾病生物网络的干预效应提供了理论基础^[2]。针对药物干预疾病效应的定量分析，有利于药效评价体系构建以及药物的精准化使用，对于药物作用机制的理解，有效药物组合的筛选以及预防和治疗疾病等具有重要的科学价值和现实意义。

为了加快评价疾病生物网络干预效果和药物组合的筛选效率，人们开发了许多计算方法^[3]。例如，基于分子模型的方法能够在靶标和作用机理被清晰定义时估计组合药物的作用效果^[4]。基于统计学习的模型能够根据药理学信息、基因组特征和网络特征等来训练模型^[5]。然而，目前尚缺乏基于生物分子-生物功能-表型多尺度、从时间和空间多维度定量评价药物对疾病生物网络干预效应的方法，尤其是对于复杂的、靶标不清的中药方剂如何进行网络干预效应评价缺少手段，亟需建立新的方法。

为此，本发明提供一种基于网络靶标的药物网络药理学智能和定量分析方法与系统(Using Network target for Intelligent and Quantitative analysis on drugactions，UNIQ)。

发明内容