[發明專利]基于新冠蛋白質異構網絡聚類的中藥處方推薦方法及系統

有效

• 申請號: 202110038417.7
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112863634B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 楊帆;薛付忠;季曉康;仉率杰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G16H20/10
• 分類號: G16H20/10;G16B15/30;G16C20/50;G06K9/62
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明公開一種基于新冠蛋白質異構網絡聚類的中藥處方推薦方法及系統，包括：構建候選中藥與其化合物的邊連接，和化合物與新冠蛋白質靶標的邊連接，根據上述邊連接構建中藥?化合物?蛋白質異構網；確定中藥?化合物?蛋白質異構網的元路徑，計算元路徑下異構節點間的相似度，以此得到中藥?蛋白質的轉移概率矩陣，根據轉移概率矩陣得到異構節點的嵌入向量；根據由嵌入向量計算的中藥和蛋白質的歐式距離對蛋白質進行聚類，得到以結構蛋白質、非結構蛋白質及輔助蛋白質為中心的中藥聚類組合；根據中藥數據庫對中藥聚類組合中的候選中藥進行篩選，得到推薦中藥。通過中藥?化合物?蛋白質異構網，基于新冠蛋白進行聚類來推薦治療COVID?19的潛在中藥。

技術領域

本發明涉及藥物推薦技術領域，特別是涉及一種基于新冠蛋白質異構網絡聚類的中藥處方推薦方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

中藥藥物重定位是將已經批準應用于臨床的中藥單體或中藥復方，通過進一步研究，擴大其臨床適應癥、發現其新的作用靶點或機制的研究。新冠病毒的基因組不到3萬個堿基，能夠轉錄29種蛋白質，其中有16種非結構蛋白、4種結構蛋白和9種輔助蛋白，明確這29種蛋白質與化合物之間的相互作用，尋找作用靶點，對藥物研發至關重要。由于新冠病毒通過多種蛋白質作用于人體，如果通過單靶點治療則不會產生良好的治療效果，因此研究者大多采用多靶點的治療手段治療新冠肺炎患者，中藥恰好就具有多成分-多靶點的特點。利用網絡藥理學，在“藥物-化合物-靶點”相互作用網絡基礎上分析藥物的作用機制及其主要成分，通過對多靶點的研究，治療效果提升，從而提高藥物重定位的成功率。

為了挖掘可替代治療COVID-19的潛在方劑，在文獻Identifying potentialtreatments of COVID-19 from Traditional Chinese Medicine(TCM)by using a data-driven approach中，Ren利用數據挖掘和關聯網絡對古代方劑中高頻藥材和方劑進行挖掘。通過分子對接的方法，探索高頻CMs與配伍中藥有效成分的虛擬篩選。此外，在文獻Analysis on herbal medicines utilized fortreatment of COVID-19中，Luo通過使用復雜系統熵和無監督層次聚類，8種核心草藥組合和10種新配方可能成為COVID-19的有用候選藥物。這些尋找潛在中藥方劑的方法都采用了較為傳統的數據挖掘和聚類方法，以頻率為依據發現潛在方劑，但是沒有考慮草藥、化合物以及蛋白質之間的交互作用。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種基于新冠蛋白質異構網絡聚類的中藥處方推薦方法及系統，通過中藥-化合物-蛋白質異構網，基于新冠蛋白進行聚類，得到分別以結構蛋白、非結構蛋白及輔助蛋白為中心的中藥聚類組合，根據聚類結果來推薦治療COVID-19的潛在中藥。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種基于新冠蛋白質異構網絡聚類的中藥處方推薦方法，包括：

構建候選中藥與其化合物的邊連接，以及化合物與新冠蛋白質靶標的邊連接，根據上述邊連接構建中藥-化合物-蛋白質異構網；

確定中藥-化合物-蛋白質異構網的元路徑，計算元路徑下異構節點間的相似度，以此得到中藥-蛋白質的轉移概率矩陣，根據轉移概率矩陣得到異構節點的嵌入向量；

根據由嵌入向量計算的中藥和蛋白質的歐式距離對蛋白質進行聚類，得到分別以結構蛋白質、非結構蛋白質及輔助蛋白質為中心的中藥聚類組合；

根據中藥數據庫對中藥聚類組合中的候選中藥進行篩選，得到推薦中藥。

第二方面，本發明提一種基于新冠蛋白質異構網絡聚類的中藥處方推薦系統，包括：