[发明专利]一种中药网络药理深度分析方法与系统

说明书

本发明公开了一种中药网络药理深度分析方法与系统，该方法包括以下步骤：获取疾病和中药相关靶点的数据；分别构建疾病和中药成分PPI网络，进行交集运算得到中药干预疾病的网络，对网络进行拓扑特征分析，得到核心靶点；对核心靶点进行生物学功能注释和KEGG通路分析；对网络核心节点的度（degree）值采用归一化法处理，根据核心靶点通路富集影响的各环节，开发计算通路t的重要性值tsig方法，根据通路t的重要性值tsig排序，对重要通路上靶点的上下游及影响效应重新构建网络，最后选取富集到通路上影响与疾病相关效应的靶点作为中药干预疾病作用靶点。本发明方法富集的通路更准确、集中，可操作性强，为中药作用机制的阐释提供更加科学客观、快捷的分析方法及系统。

技术领域

本发明涉及生物信息技术领域，尤其涉及中药网络药理深度分析方法与系统。

背景技术

中药及复方中药通过多成分多靶点协同作用发挥治疗疾病作用，虽然疗效显著，但中药活性成分多，与机体相互作用复杂，作用机制不清，成为中药现代化及中药被广泛推广应用的瓶颈问题。目前，研究中药及复方中药的作用机制方法很多，大体包括化学研究、靶点研究和系统生物学3种研究模式。这些方法虽在一定程度上从不同层次阐释了中药及复方中药的作用机制，但通过单成分-单通路-单靶点的模式研究中药及复方中药的作用机制仍存在局限性。

网络药理学是基于系统生物学的理论，对生物系统的网络分析，强调对信号通路的多途径调节，这与中医药的防治疾病的整体观念和系统性特点相契合，在一定程度上，能更准确地揭示中医药的整体观念和辨证论治理论，为中药及复方中药多组分多靶点协同作用机制的研究提供了全新思路。然而，在实际应用中，网络药理学分析方法尚存在数据量大、生成网络复杂问题，难以从中准确分析中药及复方中药作用机制。

目前网络药理学预测中药作用机理通常采用以下方法，从OMIM、DrugBank、Genecards等数据库中搜索与疾病相关的靶点，利用TCMSP、Batman等数据库或者化合物成分预测的方法得到与中药成分相关的靶点。利用所搜集的疾病相关靶点以及中药成分相关作用靶点，分别结合String、HPRD、BIND、DIP、MINT、INTACT、BIOGRID蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)数据库，分别构建疾病相关PPI网络及中药成分调控PPI网络，进而利用Cytoscape软件对构建的疾病相关PPI网络和中药成分调控PPI网络进行intersection交集运算，得到的交集网络，即中药干预疾病网络。进而，利用Cytoscape软件对得到的中药干预疾病网络计算其拓扑特征，根据degree等值筛选得到网络的核心节点(核心靶点)，利用DAVID等数据库对筛选得到的核心靶点进行GO功能注释及KEGG通路富集分析。KEGG通路富集分析后根据得到的p值进行排序。但是利用p值进行排序，p＜0.05的通路往往较多，而与中药干预疾病特别相关的通路却可能排序靠后，此外，利用此方法富集得到的通路较多，实验验证准确率较低。

CN110880354 A公开了一种基于群体智能的药物-靶标相互作用预测方法，包括：1.从数据库获取药物与靶标的数据，分别计算药物相似性、靶标相似性，建立全局药物与靶标相互作用网络；2.采用随机行走的方法，从全局药物与靶标相互作用网络中提取用来分类的关键特征，将网络中的药物与靶标相互作用连接权重作为类编号；3.建立基于网络特征的分类模型；4.根据相似的药物与相似的靶标绑定的原则，筛选分类的负样本；采用极限学习机作为药物-靶标相互作用分类器；采用群体智能算法对极限学习机输入层权重进行优化，群体智能算法使用全局搜索与局部搜索相结合的方法，群体智能算法为优化的混合蛙跳算法。

CN104978474 A公开了一种基于分子网络的药效评价方法及系统，方法包括：1)通过多种途径获取数据；2)构建药物效应的分子网络和疾病的分子网络；3)将药物分子相应网络映射到疾病的分子网络上，产生药物治疗效应的分子网络；4)对疾病的分子网络进行中心性分析；5)以药物治疗效应的分子网络中分子在疾病的分子网络中的中心值分布定量评价药物对疾病影响程度及其各治疗机制对疾病影响程度。