一种从中药中筛选药物活性化合物的方法及作用剂技术

本发明专利技术提供一种从中药中筛选药物活性化合物的方法及作用剂，所述方法包括确定与疾病相关的关键信号通路，将不同中药提取物作用于与疾病相关的细胞系，并且基于特征基因表达谱定量分析细胞中转录谱的变化情况，从而确定不同中药提取物对所述关键信号通路的调节作用，挑选出对于疾病相关的关键信号通路有作用的中药；从不同中药数据库中收集中药的成分化合物，并根据口服生物利用度和药物相似度从中筛选出潜在的活性化合物；筛选出所述关键信号通路中可以作为药物作用的药物靶标；利用药物靶标进一步筛选潜在活性化合物，得到药物活性化合物。本发明专利技术是高通量药物筛选平台和二代测序技术，以及分子对接和分子动力学模拟相结合，在转录水平上大规模筛选药物或者小分子化合物的方法，筛选效率高，为药物筛选方面提供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】
一种从中药中筛选药物活性化合物的方法及作用剂
本专利技术涉及中药领域，特别涉及一种从中药中筛选药物活性化合物的方法及作用剂。
技术介绍
新冠肺炎(COVID-19)已经成为全球性的重大疫情，对人们的精神和身体健康带来威胁，也对各国的经济、教育和医疗造成了非常重大的影响。它具有强传染性和发病率高的特点，主要临床症状表现为发烧、咳嗽和呼吸困难。人们普遍认为新冠肺炎患者病情的快速恶化与细胞因子风暴密切相关。在大多数严重感染的患者体内，淋巴细胞会减少，而促炎细胞因子如IL-6和TNF-α水平显著增加。由于过度的免疫反应，细胞因子风暴可导致组织损伤，甚至多器官衰竭。在99例早期病例中，有17例患者因细胞因子风暴导致病情恶化，其中11例患者最后死亡。当前研究表明，IL-6信号通路和TNF-α信号通路可能是引起细胞因子风暴的最重要的两条信号通路，阻断IL-6和TNF-α通路或许是抑制细胞因子风暴的有效方式。但如何有效控制新冠肺炎相关的细胞因子风暴还没有很好的就解决方案。中医药的应用为抗击疫情做出重大贡献。据国家中医药管理局报告，中国有90％以上的新冠肺炎患者接受过中药治疗，有效率超过90％。在中药尽早干预的地区，病人死亡率相对较低。尽管中药在治疗新冠肺炎中疗效显著，但中药对细胞因子风暴的抑制作用及其作用机理仍不清晰。现有技术是通过酶联免疫吸附反应、聚合酶链式反应、蛋白质印迹法、微阵列芯片等方式去检测单个或数个中药对相关细胞因子的抑制作用。现有通量小、效率低，一次只能检测数个中药的药效作用；工作量大，耗时长，需要进行多种实验进行评估；成本高，需要做大量重复实验，实验材料耗费多；受试样品需要量大；样本间差异大。另外，微阵列芯片存在着定制困难，一张芯片只可以测少量样品，成本较高等缺点，不适合高通量检测特征基因表达谱。
技术实现思路
目前没有从大规模实验水平上研究中药对细胞因子风暴相关信号通路的影响，部分原因在于没有合适的高通量药物筛选平台。通过细胞实验和动物实验进行药物筛选，可以很好地检测药物对相关细胞因子水平的药效作用，但都不适合大规模药物初筛。在新冠肺炎病情恶化过程中，细胞因子风暴涉及体内多条信号通路的传递，每条信号通路又涉及多个基因的表达情况，抑制最主要信号通路的基因表达或许能起到决定性的作用。如果有单个化合物，或通过联合用药，可以抑制细胞因子风暴最相关通路的关键基因表达，此化合物极有可能具有抑制新冠肺炎相关细胞因子风暴的活性。随着高通量生物技术的快速发展，微阵列芯片和二代测序技术都可以方便地检测药物处理后的基因表达谱的变化，但微阵列芯片存在定制困难、成本较高等缺点，不适合高通量检测特征基因表达谱。二代测序可以将index不同的样本文库根据测序深度要求，合并在一起测序，大大提高了通量。因此，以细胞因子风暴关键信号通路基因表达谱的基因为检测对象，通过基于高通量测序的高通量筛选技术进行中药活性成分筛选，对抗新冠肺炎相关细胞因子风暴的药物筛选提供了新的研究思路。在一种实施方式中，本专利技术提供一种从中药中筛选药物活性化合物的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：确定与疾病相关的关键信号通路，将不同中药提取物作用于与疾病相关的细胞系，并且基于特征基因表达谱定量分析细胞中转录谱的变化情况，从而确定不同中药提取物对所述关键信号通路的调节作用，挑选出对于疾病相关的关键信号通路有作用的中药；步骤2：从不同中药数据库中收集中药的成分化合物，并从中筛选出潜在的活性化合物，优选地根据口服生物利用度和/或药物相似度从中筛选出潜在的活性化合物；步骤3：筛选出所述关键信号通路中可以作为药物作用的药物靶标；和，步骤4：利用步骤3中的所述药物靶标进一步筛选步骤2中的潜在活性化合物，得到药物活性化合物。在一种实施方式中，所述步骤1包括以下步骤：步骤1.1：选定合适的细胞作为中药活性化合物筛选的细胞，并进行培养；步骤1.2：从不同中药中制备不同中药的提取物；步骤1.3：收集所述关键信号通路的基因表达谱，并选择靶基因作为探针；步骤1.4：通过mRNA富集、探针连接产物的洗脱和线性扩增，以及二代测序，得到每种中药干预下对应靶基因的mRNA水平；和，步骤1.5.通过对每种中药干预下对应靶基因的mRNA水平的数据分析，确定每种中药提取物对于所述关键信号通路的基因的表达变化情况的影响，从而确定对于所述关键信号通路有作用的中药。在一种实施方式中，在步骤1.5中通过基因集富集分析方法评估每种中药提取物对于所述关键信号通路的基因的表达变化情况的影响。在一种实施方式中，步骤2中的中药数据库是中药系统药理学数据库与分析平台、中药综合数据库和/或中国科学院上海有机化学研究所化学数据库。在一种实施方式中，步骤3中通过STRING数据库将参与所述关键信号通道通路的所有基因分别构建PPI网络，然后对所述网络进行拓扑分析，以度中心性、接近中心性和中介中心性三种算法为参数来对药物靶标进行筛选，得到可以作为药物作用的药物靶标。在一种实施方式中，步骤4中将所述潜在活性化合物与作为药物作用的药物靶标进行分子对接，根据Glidegscore值进行排序，得到药物活性化合物。在一种实施方式中，步骤4中还包括将所述潜在活性化合物与作为药物作用的药物靶标分子的分子对接结果进行分子动力学模拟分析，确定两者结合情况。在一种实施方式中，所述疾病是细胞因子风暴疾病，优选地为与COVID-19相关的细胞因子风暴。在一种实施方式中，所述关键信号通路选为IL-6和/或TNF-α信号通路。在一种实施方式中，对IL-6信号通道有抑制作用的中药是木芙蓉叶、野菊花、鹅不食草、雄黄、银柴胡、桂枝、金沸草、皂角刺、旋覆花、大蓟碳、三颗针、杜仲、莲房、硫磺、荆芥炭或谷精草；和/或对TNF-α信号通道有抑制作用的中药是委陵菜、禹州漏芦、西洋参、茵陈、白及、制首乌、白扁豆、金果榄、使君子、骨碎补、山香圆叶、防己、皂角刺、关黄柏、西红花、九里香、延胡索、水牛角、鹿角、白术、马鞭草、藁本、党参、亚麻子、泽泻、大腹皮、红粉、车前子、香附、荷叶、制天南星、明党参、硫磺、夏天无、荆芥穗炭、天花粉或川射干。在一种实施方式中，所述IL-6信号通路的药物靶标为STAT3，所述TNF-α信号通路的药物靶标为TNF-α。在一种实施方式中，本专利技术提供一种治疗细胞因子风暴的作用剂，其包括以下化合物或其药学上可接受的盐一种或多种：六羟黄酮，花青素-3-芸香糖甙-5-葡萄糖苷，(+)-表儿茶素，京尼平苷酸，草木樨苷，银柴胡胺B，木犀草素，假荆芥属苷，花旗松素，东莨菪甙；4-(3-苯基丙烯酰氧基甲基)-6,7-二甲氧基香豆素，灰绿曲霉酰胺，4,7-二羟基-1-对-羟苄基-2-甲氧基-9,10-二氢菲，3-(对-羟苄基)-4-甲氧基-9，10-二氢菲，黄柏双糖甙元，双氢轮叶十齿草碱，黑龙江罂粟素，壬酸，好望角芦荟内脂，5-(3-羟基-4-异乙酰氧基丁炔-1)-联噻吩。上述化合物可以从无机或有机酸所衍生的盐型式使用。取决于特别的化合物而定，化合物的盐可由于一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从中药中筛选药物活性化合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤1：确定与疾病相关的关键信号通路，将不同中药提取物作用于与疾病相关的细胞系，并且基于特征基因表达谱定量分析细胞中转录谱的变化情况，从而确定不同中药提取物对所述关键信号通路的调节作用，挑选出对于疾病相关的关键信号通路有作用的中药；/n步骤2：从不同中药数据库中收集中药的成分化合物，并从中筛选出潜在的活性化合物，优选地根据口服生物利用度和/或药物相似度从中筛选出潜在的活性化合物；/n步骤3：筛选出所述关键信号通路中可以作为药物作用的药物靶标；/n步骤4：利用步骤3中的所述药物靶标进一步筛选步骤2中的潜在活性化合物，得到药物活性化合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种从中药中筛选药物活性化合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定与疾病相关的关键信号通路，将不同中药提取物作用于与疾病相关的细胞系，并且基于特征基因表达谱定量分析细胞中转录谱的变化情况，从而确定不同中药提取物对所述关键信号通路的调节作用，挑选出对于疾病相关的关键信号通路有作用的中药；
步骤2：从不同中药数据库中收集中药的成分化合物，并从中筛选出潜在的活性化合物，优选地根据口服生物利用度和/或药物相似度从中筛选出潜在的活性化合物；
步骤3：筛选出所述关键信号通路中可以作为药物作用的药物靶标；
步骤4：利用步骤3中的所述药物靶标进一步筛选步骤2中的潜在活性化合物，得到药物活性化合物。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：选定合适的细胞作为中药活性化合物筛选的细胞，并进行培养；
步骤1.2：从不同中药中制备不同中药的提取物；
步骤1.3：收集所述关键信号通路的基因表达谱，并选择靶基因作为探针；
步骤1.4：通过mRNA富集、探针连接产物的洗脱和线性扩增，以及二代测序，得到每种中药干预下对应靶基因的mRNA水平；
步骤1.5.通过对每种中药干预下对应靶基因的mRNA水平的数据分析，确定每种中药提取物对于所述关键信号通路的基因的表达变化情况的影响，从而确定对于所述关键信号通路有作用的中药。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤1.5中通过基因集富集分析方法评估每种中药提取物对于所述关键信号通路的基因的表达变化情况的影响。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中的中药数据库是中药系统药理学数据库与分析平台、中药综合数据库和/或中国科学院上海有机化学研究所化学数据库。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中通过STRING数据库将参与所述关键信号通道通路的所有基因分别构建PPI网络，然后对所述网络进行拓扑分析，以度中心性、接近中心性和中介中心性三种算法为参数来对药物靶标进行筛选，得到可以作为药物作用的药物靶标。
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴逸飞，王栋，
申请(专利权)人：成都中医药大学，
类型：发明
国别省市：四川;51