[發明專利]基于網絡藥理學的中藥作用機制模型的建立方法、系統及裝置

有效

• 申請號: 202010260328.2
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111613297B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 章樂;張雷;呂驥
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G16H20/90
• 分類號: G16H20/90;G16H70/40;G16B15/30;G16C20/50
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供了一種基于網絡藥理學的中藥作用機制模型的建立方法、系統及裝置。該方法包括：獲取中藥各成分所對應的基因靶點，獲取目標基因靶點，針對中藥各成分所對應的基因靶點與目標基因靶點取交集得到基因集，對該基因集構建蛋白質相互作用網絡，對蛋白質相互作用網絡中的節點進行分析獲取關鍵基因節點，對關鍵基因節點進行GO分析與KEGG分析進行進一步基因篩選，在篩選結果中，對中藥成分與核心基因所對應的蛋白質進行分子對接，驗證結合能力，得到目標中藥成分。本發明的方案能夠輔助進行高效的藥物成分分析，簡化分析過程，降低分析算法復雜度，方便快捷，準確率高。

技術領域

本發明涉及藥理學機制研究方法，尤其涉及一種結合網絡藥理學，基因富集分析，分子對接等技術的中藥潛在作用機制模型的建立方法、系統及相應的裝置。

背景技術

多年來，傳統的中藥及其復方具有療效較好，且副作用較低等優點，因此在臨床上用于治療多種復雜疾病。然而，由于缺乏有效地分析疾病與中藥之間關系的研究方法，目前中醫藥研究仍面臨許多問題。例如：(1)由于疾病病因復雜，難以找到有效的治療靶點。(2)中藥復方包含數百種化學成分，并且這些成分可以作用于多個目標，因此我們很難識別有效成分及其功能。(3)由于組合限制，我們難以找到具有更好療效且副作用較小的藥物組合。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于網絡藥理學的中藥作用機制模型的建立方法、系統及裝置，具體而言，本發明提供了以下技術方案：

一方面，本發明提供了一種基于網絡藥理學的中藥作用機制模型的建立方法，該方法包括：

步驟1、獲取藥材的有效成分及所述有效成分的對應基因靶點，獲取目標基因靶點；對所述對應基因靶點、目標基因靶點取交集，獲得初步篩選基因集；基于所述初步篩選基因集，構建蛋白質相互作用網絡，確定關鍵基因；基于所述關鍵基因，進行基因富集分析；

步驟2、基于所述基因富集分析結果，將所述有效成分與目標基因靶點進行分子對接，確定備選有效成分；基于所述備選有效成分，對所述有效成分進行協同作用分析，確定所述有效成分中的相互增益成分；基于所述備選有效成分及相互增益成分，形成作用機制模型。

優選地，所述步驟1中，獲取所述對應基因靶點的方式為：

(1)將所述藥材與已知藥物進行相似性比較，所述相似性比較參數為：

其中，A、B分別代表藥材和已知藥物的分子描述符；

(2)保留Tanimoto scoreK的成分作為所述有效成分，基于所述有效成分獲取對應基因靶點，其中K表示相似性比較參數閾值，0≤K≤1。

優選地，所述步驟1中，確定所述關鍵基因的方式為：

構建蛋白質相互作用網絡后，通過計算節點的度數與介數中心性確定蛋白質相互作用網絡中關鍵基因的節點v，節點v的度數通過以下方式計算：

其中，n為網絡中節點的個數，A_vj為網絡的鄰接矩陣。

節點v的介數中心性通過以下方式計算：

其中σ_st表示s節點到節點t的最短路徑數，而σ_st(v)表示這些最短路徑中包括v的路徑數量。

優選地，所述步驟2中，進行分子對接采用如下方式：

獲取所述有效成分的3D結構，基于所述3D結構獲取潛在靶標的結構；

計算所述有效成分與靶標的結合能，依據結合能排序，基于排序結果確定備選有效成分。