基于中医药学方-证相关理论的新疾病-药物网络和网络药物研究

来源 :系统和网络生物学与中医药学学术大会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjf1
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  疾病的发生有一个从基因(例如基因突变或异常甲基化等)到蛋白质(基因表达改变或特定蛋白质的结构和性质改变),从蛋白质到代谢热力学(metabolic thermodynamics)和代谢的动力学(metabolic dynamics)改变,最后到形态(组织细胞病理学、影像学和解剖学改变)的改变过程,这种改变可能仅涉及一个基因或一个蛋白质(例如某些遗传性疾病等),也可能涉及多个基因、多个蛋白质和多个代谢环节以及它们构成的网络(例如代谢性疾病等)。但以往的生物医学对所有疾病的认知和定义及其诊断理论及方法几乎都是建立在形态学基础之上的,而关于药物研发及其应用理论和方法也是完全建立在"单基因-单蛋白质-单分子药物"或"一把钥匙一把锁"的思想和模式基础之上的,这导致,并且形成了现代生物医学理论和临床实践的诸多缺陷。随着分子&量子生物学(Molecular&Quantum Biology),特别是分子组学理论、方法和技术的进步及发展,加上物理学、计算机科学和工程技术领域有关系统科学的思想、理论和技术与生物医学和药物科学的交叉渗透,使得生物医学家和药物学家能采用一种全新的视角重新审视以往生物医学和药物科学所取得的成果,这导致了系统生物学(System Biology)和网络生物学(Network Biology)的诞生,这使得生物医学能在生命的分子甚至量子尺度上基于基因组&基因网络(Genome&Gene Network)、转录组& 转录网络(Transcriptome& Transcription Network)、蛋白质组&蛋白质网络(Proteome&Protein Network)以及代谢组&代谢网络(Metabolome& Metabolism Network)的变化认识疾病(1-?),从而找到疾病早期改变的分子或量子标记,由此建立可以在器官组织形态改变之前就能够对疾病做出诊断并加以干预(治疗或预防)的理论和方法,并以更短的周期和更低的成本研究开发具有全新作用靶标、作用机制以及更安全和更有效的药物。预计这一领域的研究将推动包括临床医学在内的整个生物医学和药物科学发生革命性的变化。在生物医学和药物科学这些最新的发展前沿,一个有趣的事实是,系统&网络生物学的哲学理念、理论和方法的基本特征与源于中国的传统中医药学具有极大的相似性,这一相似性在系统&网络生物学与传统中医药学之间开辟了一个全新的,能够生长出一系列新理论、新技术和新药物的学科边界和交叉领域,意识到这一学科边界和交叉领域的存在并对其开展深入的研究,无论对中医药学家,还是现代生物医学家和药物学家都充满神奇和魔力般的诱惑力。中医药学经过长期的和大量的临床实践发现了中药,并且建立了系统的关于中药的药性理论及临床应用方法。至今,中医药学发现并有文献记载的中药高达五千多种。中药为未来的药物科学家从中二次发现和研发新的药物提供了一个非常宝贵的先导药物库(lead-DrugBank)和先导药物化学和药理学研究模板(The Research Template of lead medicinal chemistry& Pharmacology)。到目前为止,有关基于中药的新药研究开发和应用不仅在中药发源地的中国,而且在世界范围内都已经并且在不断地取得一系列的重要进展和成果。中医药学依据特定的规则和方法(七情相合),将不同药性和作用的中药组合在一起并制成特定剂型(丸、散、膏、丹),就形成了方剂。中医药学不仅发明了方剂,而且建立了系统的方剂学理论和方剂配伍方法。至今,中医药学创建并有古文献记载的方剂高达六万余首。中医药学在临床发现了证这一独特的疾病状态,并创立了系统的辨证理论和方法。证、病之间具有特定的相互包含关系。一般来说,在"已病",或者被现代医学能够明确诊断为某种疾病的状态下,证包含于病中,一种病可有不同的证分布,而不同的病也可有相同的证分布,而在"未病",或现代医学依据现有的诊断技术尚不能诊断为疾病的时候,按照中医药学理论却可以辨识出证的存在,证先于病而出现,而病则是证不断演变的结果。这意味着辨识证可以对疾病做出早期甚至早早期的诊断。证还具有随时间动态变化的特征,辨证就在于辨识证的这一动态变化及状态。这构成传统医学的证与现代医学的病之间相互关系的研究,这是传统中医药学与现代医学相互渗透和交叉的一个新的临床医学研究领域。作为一种关于疾病诊断的理论和方法,证一病相互关系的研究正在或将可能为现代生物医学建立新的疾病诊断理论和寻求新的诊断方法提供一个全新的学科边界和思维方法。"方-证相关"是中医药学发现并加以阐释的在方剂与证之间存在的一种对应关系或相互作用。"方-证相关"大致包含了四个方面的主要内容,一是方剂中药的功效与证的主症及病因相关;二是药性与证的属性相关;三是药物归经与病位、病势相关;四是方剂中的药(性)-药(性)相关(七情)与证中的症-症相关(病机)相互对应。"辨证论治"就是按照"理-法-药-方"的逻辑顺序设计"方-证相关"的思维过程。一个良好的"方-证相关"是用方取效的前提和条件,一个有效的方剂一定是具有良好的方-证相关的方剂。近几年来,有关方-证相关理论及方法的研究日益受到广泛的重视,并取得了一系列重大进展。在方剂研究方面,包括了方剂药理学、方剂化学、方剂药代动力学、方剂血清药理学和血清化学、计算方剂学、系统和网络方剂学。在证研究方面,包括了证与病的区别与联系、证动物模型复制、证-病结合的规范化临床研究、数学模拟、分子生物学以及系统和网络生物学研究。在方-证相关研究方面,包括了实验医学和临床医学的规范化研究方法、临床研究、动物模型研究、体外试验研究、采用基因组、蛋白质组和代谢组技术的研究、基于复杂系统或非线性系统的研究以及系统和网络生物学的研究等。大量的现代研究不仅在现代自然科学的框架内和基础上大规模地重新验证了中药、方剂、证以及方-证相关理论和方法,而且为其进一步的研究提出了许多新的科学问题,开辟了许多新的研究领域和方向。在这些新的领域中,传统中医药学的方-证相关(chinese medicine formulae-Zheng correlation)与系统&网络生物学中的药物-疾病网络(drug-disease network)就是一个无论在哲学观念还是在科学思维中都特别具有相似性的边界和交叉问题,由此,从传统中医药学的方-证相关理论及方法出发,我们能够发现并构建各种新的不同网络。与方剂研究有关的主要有:1)中药活性成分-疾病网络(Chinese Medincine active ingredients-disease network network);2)多组分药物-疾病网络(multicomponent drug-disease network);3)方剂-疾病网络(chinese Medicine formula-disease network);4)多组分药物-靶分子网络(multicomponent drug-target moleculai network);5)方剂网络(the chinese Medicine formula network);6)方剂-靶分子网络(chinese Medicine formula-target moleculai network)。与证研究有关的主要有:1)症状网络(symptoms-network);2)病因-机体相互作用网络(pathogeny-organism interaction network);3)表型组-相互作用组网络(phenome-interactome network);4)表型组-基因组网络(phenome-genome network)。这些网络均是证网络(ZHENG network)的"构建子块(building block)",是证网络的子网络。基于这些网络,我们不仅可以传统中医药学方-证相关理论及方法的原理,还将最终导向新药物-疾病网络及许多新的生物分子网络的构建,导向基于系统和网络生物学的新型药物即网络药物(Network Drug)的研究开发,导向全新疾病诊断和治疗理论和方法的研究及其临床应用。网络药物是后化学药物时代(post-chemicals drugs era)一种全新的药物型式,而网络药物的研究无论对临床医学,还是药物科学的发展都是一个新的领域、新的挑战和新的革命,将能引导科学家们发现和开发出更安全、更有效和更方便的药物。
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