基于中药与膜受体相互作用的多组分多靶标分析方法学研究

Researches on the reactions between Chinese herbal medicine components and membrane receptor targets has become more and more heated these years. As known, more than 50 percent of drugs used nowadays are targeted at membrane receptors or transmembrane ionic channels. So the research to screen active components from Chinese herbal medicine and identify their target receptors on the membrane is of great importance to dig out new Chinese herbal medicine active components and classify the complicated mechanism. At present, the research pattern for the discovery of drugs targeted at membrane receptors is restricted to single target screening or random chemical entity synthesis. But due to the complex components of Chinese herbal medicine and the feature of its entirety, the traditional research pattern cannot satisfy the need for multiple active components screening from Chinese herbal medicine and to classify the complicated mechanism. Thus, our research goal is to construct an analytical system based on the reactions between multiple Chinese herbal medicines and multiple membrane receptors. This system is consisted of three main modules, that is, the screening of active components targeted at membrane receptors, the identification of targeted membrane receptors and the evaluation of the links between multiple active components and multiple receptors. Additionally, eight key technologies are also included. By applying the system in the active components screening and mechanism elucidation of Sini decoction, a traditional Chinese herbal medicine prescription, new ideas and ways to screen multiple active components from Chinese herbal medicine and identify multiple receptor targets can be provided.

中药与膜受体相互作用分析是近年来的研究热点，现有药物超过50%以膜受体或跨膜离子通道为靶点。因此，基于膜受体开展中药活性组分的筛选分析和靶标鉴定工作，对于中药新药发现和复杂机制阐释具有重要意义。目前针对膜受体的药物发现都是基于随机合成或基于单一靶点的化合物筛选模式。但是中药组分的复杂性和多靶标作用的整体性，决定了基于单一靶点的分析方法无法满足中药活性组分群筛选和复杂作用机制阐释的需求。因此，本研究拟构建基于中药药效物质组与膜受体相互作用的“多组分-多靶标”分析方法体系。该体系由膜受体结合组分筛选、活性组分膜受体靶标鉴定和“药效物质组-膜受体靶标群”效应评价三个方法模块组成，包含八个方面的关键技术。通过以四逆汤为研究示范，以期筛选出其药效物质组中的活性组分并阐明其复杂作用机制，为中药活性组分筛选、复杂药物的靶标鉴定提供“多组分-多靶标”层面的新思路和新方法。

本项目拟构建基于中药与膜受体相互作用的多组分多靶标相分析方法体系，由膜受体结合组分筛选、活性组分膜受体靶标鉴定和“药效物质组-膜受体靶标群”效应评价三大方法模块组成，包含八个方面的关键技术，以期为中药膜受体结合活性组分筛选及其膜受体靶标鉴定提供“多组分-多靶标”层面的新思路和新方法。根据研究计划，我们先后开展了四逆汤血清组分富集及纯化制备、原型组分和代谢产物定性定量分析、微型细胞膜色谱制备方法优化、关键参数考察、全二维比较细胞膜色谱-高分辨质谱分析系统方法学研究、四逆汤膜受体结合活性化学物质组的筛选分析、潜在活性组分进行强心作用的药效确证、DARTS-DIGE技术的构建及其应用于四逆汤膜受体靶标群表征分析、基于云计算的活性组分病证相关靶标鉴定分析、活性组分-膜受体靶标相关药效机制深入研究以及多来源活性组分，构建“组分-靶标群-通路-效应”网络等研究内容。形成的成果有：1.采用APTES和MPTS化学修饰的策略，实现了细胞膜与硅胶固定相的共价结合，显著提升了细胞膜色谱柱的寿命和稳定性；2.构建了一种在线全二维细胞膜色谱比较分析系统四逆汤体内主要成分在正常和衰竭的大鼠心肌细胞膜上的亲和力进行了比较分析，筛选抗心衰的专属性活性组分；3.发展了一种DARTS-DIGE联用的直接靶标鉴定技术，成功鉴定了11个四逆汤作用于大鼠心肌H9c2细胞的潜在直接靶标群；4.建立了一种新的基于网络分析的靶标鉴别方法，并将该方法用于四逆汤活性成分和靶标的鉴别；5.构建一个整合云计算服务器的心衰相关中草药网络药理平台（HF-NetPharm），用于靶标的鉴别和心衰相关中药复方作用机制的探讨。相关成果为中药复方活性组分与膜受体的相互作用分析提供了新思路和新方法，发表论文23篇，其中SCI论文19篇，中文核心期刊4篇，申请国家发明专利2项 ，培养研究生6名，超额完成研究计划。