网络药理学

网络药理学：融合系统生物学、生物信息学、网络科学等学科，从系统层次和生物网络的整体角度出发，解析药物与治疗对象之间的分子关联，揭示药物的系统性药理机制，从而指导新药研发和临床诊疗，是人工智能和大数据时代药物系统性研究的新兴原创学科。

《网络药理学评价方法指南》

1、中药化学成分收集

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中药成分的收集可从文献检索、数据库和实验来源。

文献检索

文献检索可通过知网、pubmed查询，搜索相关中药的成分文章。

1. 在知网中检索如“黑骨藤”，下载收集与成分相关的文章。

2. 尽可能收集相关的化学成分，保存在excel表格。在表格中的设计了“编号、中文名称、英文名称、CAS、SMILES”，主要是方便对成分整合，去除重复成分。

3. 完善成分信息，通过对应的英文名和CAS号，可以在PubChem里面进行查询，下载对应成分的二级、三级结构信息。

中药成分数据库

免费的中药成分数据库，可以收集中药成分和对应靶点，但是信息比较少，建议联合其它方式收集。

数据库	网址
TCMSP	https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php
ETCM	http://www.tcmip.cn/ETCM/index.php/Home/Index/index.html
BATMAN-TCM	http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/

• TCMSP：可以通过直接搜索中药名，获得对应成分、OB和类药性（DL）等信息某，以及通过成分查询到对应的靶点，方便对成分进行筛选。缺点是中药收录不全，某此中药查询不全，其次是收录中药的成分不全，需要通过其它方式补充。
• ETCM：可探索中药草药，配方，成分，基因靶标以及相关途径或疾病之间的关系或建立网络。
• BATMAN-TCM：一体化分析工具，具体使用需要自己探索。
• 其它数据库：点击跳转

实验来源

通过液质联用等方式解析出的成分。

2、化学成分靶点收集

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对于中药成分的靶点，可以从TCMSP、ETCM等数据库中查询，找到化学成分，就能得到对应的靶点，这类获得方式可以得到较为可靠的靶点。某些无法检索到的成分，可以通过算法预测的方式得到。

药物靶标数据库

数据库	网址
DrugBank	https://go.drugbank.com/
TDD	http://bidd.nus.edu.sg/group/ttd
ChEMBL	https://www.ebi.ac.uk/chembldb

• DrugBank：提供了西药分子的相关信息，包含靶标。
• TDD：提供药物、靶标、以及药物靶向的疾病和通路的信息。药物相似性搜索工具，可以用于预测化合物的靶标。
• ChEMBL：收录了小分子和靶点的信息。

靶点预测的网站

预测网站	网址
PharmMapper	http://lilab-ecust.cn/pharmmapper/submitfile.html
SwissTargetPrediction	http://swisstargetprediction.ch/
SuperPred	https://prediction.charite.de/subpages/target_prediction.php

• PharmMapper：可以根据药效团模型预测靶标蛋白。需要提供化合物的3d结构信息。
• SwissTargetPrediction：其于2D和3D相似性原理，可以通过提供2D结构信息，SMILES格式预测。
• SuperPred：其于相似性原理，可通过SMILES格式预测

3、疾病靶点数据库

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在疾病靶点收集方面，建议收集多个数据库的靶点，整合去重。

药物靶标数据库

数据库	网址
OMIM	https://omim.org/
DisGeNET	https://www.disgenet.org/home/
MalaCards	https://www.malacards.org/pages/info/

4、靶点交集

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将成分靶点与疾病靶点取交集，注意这里的靶点要统一个物种。
这里收集了几个在线绘制Venn图的网址：

名称	网址
Draw Venn Diagram	https://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/
BioVenn	http://www.biovenn.nl/index.php
VENNY 2.1	https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html

5、成分-靶点网络

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收集到中药成分与疾病的交集靶点，将交集靶点对应中药成分。交集靶点用于PPI、GO和KEGG分析。

1. 使用开源的Cytoscape软件创建网络。创建类似于下表表格，做为网络输入。

note1	note2
成分1	靶点1
成分1	靶点2
成分2	靶点3
成分2	靶点2
成分2	靶点4
…	…
中药名	成分1
中药名	成分2
中药名	成分3

3. 这里可以创建属性文件，可以帮助对网络图进行美化。

node	type
中药名	中药
成分1	成分
成分2	成分
成分3	成分
…	…
靶点1	靶点
靶点2	靶点
…	…

5. 导入Cytoscape软件，进行网络可视化和分析。

6、PPI网络

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蛋白质互作网络（Protein-Protein Interaction Networks，PPI）是由蛋白通过彼此之间的相互作用构成，来参与生物信号传递、基因表达调节、能量和物质代谢及细胞周期调控等生命过程的各个环节。交集靶点进行PPI分析，可以找到其中的重要靶点，帮助分析中药成分与疾病的关系。

数据库	网址
STRING	https://cn.string-db.org/

使用STRING进行PPI分析，将交集靶点导入其中，调节参数后导出结果。若需对PPI网络图美化和进一步分析，可以将结果的csv文件导入Cytoscape软件进行操作。

7、GO和KEGG分析

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• GO（Gene ontology）它把基因功能分为：细胞组份（Cellular Component，CC），用于描述基因产物在细胞中的位置，如内质网，核或蛋白酶体等；分子功能（Molecular Function，MF），大部分指的是单个基因产物的功能，如结合活性或催化活性等。生物过程 （biological process，BP）。
• KEGG（ Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes），是一个系统分析基因产物在细胞中代谢途径的数据库，是一种最常用的代谢通路分析。可以通过官网搜索某一条具体的通路。KEGG官网

数据库	网址
DAVID	https://david.ncifcrf.gov/conversion.jsp
KOBAS	http://kobas.cbi.pku.edu.cn/
Metascape	https://metascape.org/gp/index.html#/main/step1

1. 数据库操作步骤为将交集靶点导入，选择导入的靶点类型，选择物种名称，选择需要富集的数据库。

2. 结果的可视化分析。将导出的结果用excel表格打开，进行分析。可视化可以使用R语言绘制，也可以使用在线绘图网站。下面使用hiplot进行操作，它需要进行注册。

名称	网址
hiplot	https://hiplot.com.cn/home/index.html

3. 选择其中的气泡图或柱状图，根据需要按照示例导入数据即可。

8、分子对接

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这里推荐一款软件AMDock，作者将分子对接的步骤进行集成，简单容易上手。
软件对应文献
软件下载地址
百度网盘

1. 准备对接的蛋白质和小分子结构。蛋白质到PDB数据库下载，小分子结构可以到ZINC数据库下载，两者的格式要求为mol2格式、pdb格式。

2. 确定对接的位点，即可以进行分子对接。

3. AMDock带有pymol软件，可以进行可视化分析。

数据库	网址
PDB	https://www.rcsb.org/
ZINC	https://zinc15.docking.org/

以上列举了网络药理学基本操作所使用到的一些软件和数据库，供大家一起学习，具体的操作步骤后续补充。