一种治疗肝炎的中药药效物质筛选方法

摘要

本发明公开了一种治疗肝炎的中药药效物质筛选方法，基于关联性图谱和分子指纹相似度技术，提出了一种能够验证中药治疗肝炎的可能药效机制与物质基础并筛选出了对应的关键有效成分；针对该肝炎差异性基因，基于关联性图谱技术，从CMAP数据库中筛选得到了具有治疗该肝炎潜力的候选小分子药物；形成了一套能够针对不同肝炎患者组学和临床大数据，利用基于靶点的相似性推理和分子指纹相似性分析方法筛选小分子化合物并验证其关联药物有效性的系统方法体系，从而为解决具有治疗不同肝炎患者潜力的抗肝炎中药的药效物质研究问题提供了技术支撑和方法学指导，也为临床肝炎治疗提供更多有效的中药治疗方案。

说明书

技术领域

本发明涉及中医药与生物技术领域，具体涉及一种治疗肝炎的中药药效物质筛选方法。

背景技术

我国慢性乙型肝炎(CHB)患者为2000～3000万例，非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的发病率逐年上升，在亚洲地区总体患病率为29.62％。CHB与NAFLD两种疾病同时出现在同一个体的情况逐渐增加，NAFLD发生在接近1/3CHB患者中。研究发现，CHB合并NAFLD患者抗病毒治疗病毒学应答率显著低于单纯CHB患者；且加速肝脂肪变性及肝纤维化进展，增加肝硬化及肝细胞癌的风险，是导致死亡率升高的因素之一。因此，CHB合并NAFLD成为新的研究热点，中药治疗本病取得一定疗效。

目前国内外关于各类肝炎治疗的药物研究均取得相应的进展。中医药在治疗病毒性肝炎等方面发挥着其独特的疗效，关于中药治疗肝炎的机制研究以及物质基础探索近年来也多有报道，西药发挥抗肝炎的疗效机制以小分子单体化合物对靶点的精准干预和分子作用研究为主，而中药向来以“多成分、多靶点、多途径”发挥药效作用见长，明确其发挥关键药效作用的物质基础研究对于深入解析其疾病治疗的靶点路径等机制研究尤为重要。

发明内容

为此，本发明提供一种治疗肝炎的中药药效物质筛选方法，以便能够提供一种有治疗某类肝炎潜力的药物筛选有效方案。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种治疗肝炎的中药药效物质筛选方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：从数据库中下载获取肝炎患者的肝细胞基因表达谱数据，并利用R语言进行差异性基因筛选，得到肝细胞差异性表达基因；

步骤二：将得到的差异性基因进行分类，得到肝炎患者肝细胞中的上调基因群和下调基因群；

步骤三：将上调基因和下调基因的基因id分别输入至关联性图谱数据库中，利用“基因-疾病-药物”关联方法，并通过筛选得到具有治疗肝炎潜力的候选小分子化合物；

步骤四：挑选抗肝炎中药，确定其关键活性成分，将中药关键活性成分与得到的候选小分子化合物进行分子指纹相似度分析，从而找到与候选小分子化合物具有相似性的中药关键活性成分作为具有抗肝炎潜力的中药关键药效物质。

进一步地，所述步骤二中上调的基因群和下调的基因群均为肝炎患者肝细胞中的显著性差异基因群。

进一步地，所述步骤一中，采用R语言程序包diffExp为差异性基因筛选工具，获取肝炎患者肝细胞中的mRNA表达量和与正常肝细胞相比差异性表达的基因信息。

进一步地，所述步骤三中，所用的CMAP数据库为“ConnectivityMap”关联性图谱数据库，所用功能模块为“CLUE QUERY”。

进一步地，所述步骤三中，将上调基因和下调基因的基因id分别输入CMAP数据库对应的文本框内，删除无效和有效但不被使用的基因id，点击“submit”按钮后，系统通过计算比对，生成“HEAT MAP”热图结果，点击“query_result”，获取基于关联性图谱的抗肝炎候选分子筛选结果，并从上述结果中进一步筛选使得肝炎患者肝细胞中“显著下调的基因”上调、“显著上调的基因”下调的小分子化合物，确定为具有治疗该肝炎潜力的候选小分子。化合物。

进一步地，选用目前文献报道较多的具有治疗肝炎作用的中药，将其关键有效成分的三维结构逐一下载收集，再分别与上述筛选出来的小分子化合物逐一进行分子指纹相似度分析。

进一步地，所述步骤四中，利用DS 2.5软件中数据库分析“Library Analysis”下的“Find SimilarMolecules by Fingerprints”模块进行分子指纹相似度分析。

本发明具有如下优点：

本发明提出的一种治疗肝炎的中药药效物质筛选方法，通过选择不同肝炎患者群体作为研究对象，采用R语言差异性基因筛选的方法进行肝炎患者肝细胞基因表达的显著差异性分析，采用关联性图谱的方法筛选出具有治疗该类肝炎的候选小分子化合物关联性药物，采用分子指纹相似度分析方法进行中药关键有效成分与小分子化合物关联性药物的相似度分析。该方法能够通过分析出的差异性基因的表达状态，为不同肝炎患者提供更加精准的个体化抗肝炎中药筛选，从而促进中药在肝炎辅助治疗等方面的有效而广泛的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1示出了本发明提出的一种治疗肝炎的中药药效物质筛选方法的流程示意图；

图2示出了本发明提出的一种可选的实施例中基于CMAP关联性图谱的抗乙型肝炎候选小分子化合物的筛选结果图；

图3示出了本发明提出的一个可选的实施例中抗乙型肝炎候选小分子化合物结构图；

图4示出了本发明提出的一种可选的实施例中具有抗乙型肝炎潜力的中药关键有效成分结构图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了提供一种适合肝炎患者的中药抗肝炎药效物质研究方法，本实施例通过选择乙型肝炎患者作为研究对象，利用乙型肝炎患者肝细胞的基因表达谱数据，筛选差异性表达基因，利用R语言筛选出了263个与乙型肝炎密切相关的差异性表达基因，其中上调基因180个，下调基因83个。一种治疗肝炎的中药药效物质筛选方法如图1所示。

实施例1

基于上述研究结果，本实施例提出了一种基于关联性图谱的抗乙型肝炎小分子化合物的筛选方法，该方法包括：

查询NCBI数据库中乙型肝炎患者的基因表达谱数据，确定肝炎基因集数据来源为GSE83148。利用R语言程序包diffExp筛选出了263个与乙型肝炎密切相关的差异性表达基因，其中上调基因180个，下调基因83个，如表1所示。

表1

将上述筛选出来的上下调基因id分别输入CMAP数据库网站，点击“submit”按钮后，系统通过计算比对，生成“HEAT MAP”热图结果，点击“query_result”，获取基于关联性图谱的抗乙型肝炎候选分子筛选结果，如图2所示，再从中进一步筛选出4个排名靠前的且有相关研究报道的候选小分子化合物，相关描述如表2所示。利用该方法能够对不同类型的肝炎患者提供更加精准的个体化抗肝炎小分子药物筛选。

表2

筛选结果显示，具有抗乙型肝炎潜力的4种候选小分子化合物分别为palbociclib(帕博西尼)、BMS-777607、prostaglandin(前列腺素)和BX-795，其中前列腺素已经有相关研究证明其具有抗乙型肝炎的药物活性；帕博西尼是一种已上市的抗乳腺癌药物，尚未有其抗乙型肝炎的相关研究报道；其余2种小分子化合物BMS-777607和BX-795也均未见关于抗乙型肝炎的药物活性研究。

实施例2

在发明的一种优选的实施例中，提供了一种基于分子指纹相似度分析的中药抗乙型肝炎药效物质研究的方法，该研究方法包括：

根据文献报道，从中药系统药理学(TCMSP)数据库和分析平台中下载收集茵陈蒿的小分子活性成分三维结构mol文件，含有53个关键小分子化合物，如表3所示，将其导入Discovery Studio 2.5(DS 2.5)软件中，准备进行基于分子指纹相似度分析的抗乙型肝炎中药关键活性成分筛选。

表3

分别以上述筛选出的小分子化合物palbociclib(帕博西尼)、BMS-777607、prostaglandin(前列腺素)和BX-795为中心，利用DS 2.5软件中数据库分析“LibraryAnalysis”下的“Find SimilarMolecules by Fingerprints”模块对茵陈蒿的关键活性成分进行分子相似性搜索，从分子指纹图谱方面考察茵陈蒿中的关键活性成分与上述4种具有抗乙型肝炎潜力的小分子化合物之间的相似度。

小分子化合物palbociclib(帕博西尼)、BMS-777607、prostaglandin(前列腺素)和BX-795的分子结构二维图如图3所示。

根据基于分子指纹相似度分析的抗乙型肝炎中药关键活性成分筛选结果，茵陈蒿中含有与palbociclib相似的小分子活性成分9个，与BMS-777607相似的小分子活性成分16个，与prostaglandin相似的小分子活性成分7个，与BX-795相似的小分子活性成分9个，如表4所示。

表4

在茵陈蒿的关键小分子活性成分中，与palbociclib(帕博西尼)、BMS-777607、prostaglandin(前列腺素)和BX-795相似度值最大的成分分别为MOL008047、MOL008045、MOL000358和MOL007260，其分别对应的化合物名称为artepillinA(茵陈蒿素A)、4'-methylcapillarisin(4’-甲基茵陈色原酮)、beta-sitosterol(β-谷甾醇)和isorhamnetin-3-mono-beta-D-glucoside(异鼠李素-3-O-葡萄糖苷)，其化学结构二维图如图4所示。

根据上述研究结果，中药茵陈蒿中富含以artepillin A(茵陈蒿素A)、4'-methylcapillarisin(4’-甲基茵陈色原酮)、beta-sitosterol(β-谷甾醇)和isorhamnetin-3-mono-beta-D-glucoside(异鼠李素-3-O-葡萄糖苷)为代表的一系列与具有抗乙型肝炎潜力的小分子化合物palbociclib(帕博西尼)、BMS-777607、prostaglandin(前列腺素)和BX-795相似度较高的关键有效成分，这为茵陈蒿的抗乙型肝炎疗效提供了一定的理论依据，也为其发挥抗肝炎关键作用的药效物质发现与研究提供了方法学指导。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。