中药作用机理辅助解析系统的构建(1)
[摘要]针对目前基于网络药理学的中药作用机制解析存在对生物过程缺乏详细描述及网络模型构建效率比较低的问题，构建“中药作用机理辅助解析系统”，实现中药作用机制生物网络模型的自动建模。该研究以实体语法系统为理论框架，融合中药方剂、单味药、化学成分、化学成分作用靶点、生化反应、信号通路及疾病相关靶点数据，建立形式化模型，编写推理引擎，构建界面友好、操作简单的中药作用机制辅助解析平台，可实现中药作用机制网络生物学模型的自动建模。“中药作用机理辅助解析系统”将为中药作用机制网络药理学模型提供自动高效的建模方法，发挥其辅助解析中药作用机制的功能，有助于对中药药性理论、配伍理论开展深入研究，为中药新药的研究和开发提供参考。
[关键词]实体语法系统；中药；作用机制；辅助解析系统；网络药理学
[Abstract]Aim at the two problems in the field of traditional Chinese medicine (TCM) mechanism elucidation， one is the lack of detailed biological processes information， next is the low efficient in constructing network models， we constructed an auxiliary elucidation system for the TCM mechanism and realize the automatic establishment of biological network model This study used the Entity Grammar Systems (EGS) as the theoretical framework， integrated the data of formulae， herbs， chemical components， targets of component， biological reactions， signaling pathways and disease related proteins， established the formal models， wrote the reasoning engine， constructed the auxiliary elucidation system for the TCM mechanism elucidation The platform provides an automatic modeling method for biological network model of TCM mechanism It would be benefit to perform the indepth research on TCM theory of natures and combination and provides the scientific references for R&D of TCM
[Key words]entity grammar systems； traditional Chinese medicine； mechanism elucidation； auxiliary elucidation platform； network pharmacology
目前，多靶点、多环节、多途径的综合调节作用已成为中药学领域学者的基本共识[12]。网络药理学是通过建立疾病基因靶点药物的多层次生物网络，从生物网络的角度研究疾病的发生发展过程、认识药物与机体的相互作用[34]。网络药理学从分子层次认识药物与机体的相互作用，强调对信号通路的多途径调节，而非与疾病相关的个别基因或蛋白的局部关系，以高效解析药物作用机制，对药物进行重定位，进而指导药物的合理使用及二次开发[56]。由于网络药理学具有整体、高效的特点，该方法被越来越广泛的应用到中药作用机制解析中[4，7]，而且被认为是颇具潜力的研究方向之一。
但是，目前的生物学网络多是针对蛋白质等单一生物分子类型建立的网络[8]，没有将代谢网络、蛋白质相互作用、细胞信号等信息进行有效整合，对药物作用的体内生物过程缺乏细致有效的描述；网络模型的建立多靠手工完成，无法实现批量处理，效率比较低，即缺乏一种高效、灵活的信息融合方法。本文融合中医药及生物学领域的数据，以实体语法系统为理论框架，利用定性推理技术构建“中药作用机理辅助解析系统”平台并形成面向用户的平台，设计思路见图1，以实现中药作用机制的辅助解析。
1数据来源
对中药作用的体内生物过程进行细致的描述，需要整合中药、生化反应和疾病等多方面的信息。以下即为构建“中药作用机理辅助解析系统”平台所需数据的来源。
1.1中药化学成分数据中药化学成分数据来源于TCMD数据库[9]、中药化学成分分析手册[10]、TCMID(http：//wwwmegabionetorg/tcmid/)，综合上述数据库并通过查阅文献进行补充。
1.2中药化学成分作用靶点数据中药化学成分作用靶点数据来源于Stitch数据库[11] (http：//stitchemblde/)、文献报道的中药化学成分与蛋白质相互作用数据以及本实验室通过数据挖掘、虚拟筛选预测并得到验证的数据。
1.3生物学反应及信号通路数据生物学反应及信号通路数据来源于Reactome[12]数据库(http：//wwwreactomeorg/)、hiPathDB[13]数据库 (http：//hiPathDBkobicrekr)、KEGG[14]数据库(http：//wwwgenomejp/kegg/)及STRING[15]数据库(http：//stringdborg/)。 (张百霞 骆四君 颜静 顾浩 罗计 张燕玲 陶欧 王耘)
[关键词]实体语法系统；中药；作用机制；辅助解析系统；网络药理学
[Abstract]Aim at the two problems in the field of traditional Chinese medicine (TCM) mechanism elucidation， one is the lack of detailed biological processes information， next is the low efficient in constructing network models， we constructed an auxiliary elucidation system for the TCM mechanism and realize the automatic establishment of biological network model This study used the Entity Grammar Systems (EGS) as the theoretical framework， integrated the data of formulae， herbs， chemical components， targets of component， biological reactions， signaling pathways and disease related proteins， established the formal models， wrote the reasoning engine， constructed the auxiliary elucidation system for the TCM mechanism elucidation The platform provides an automatic modeling method for biological network model of TCM mechanism It would be benefit to perform the indepth research on TCM theory of natures and combination and provides the scientific references for R&D of TCM
[Key words]entity grammar systems； traditional Chinese medicine； mechanism elucidation； auxiliary elucidation platform； network pharmacology
目前，多靶点、多环节、多途径的综合调节作用已成为中药学领域学者的基本共识[12]。网络药理学是通过建立疾病基因靶点药物的多层次生物网络，从生物网络的角度研究疾病的发生发展过程、认识药物与机体的相互作用[34]。网络药理学从分子层次认识药物与机体的相互作用，强调对信号通路的多途径调节，而非与疾病相关的个别基因或蛋白的局部关系，以高效解析药物作用机制，对药物进行重定位，进而指导药物的合理使用及二次开发[56]。由于网络药理学具有整体、高效的特点，该方法被越来越广泛的应用到中药作用机制解析中[4，7]，而且被认为是颇具潜力的研究方向之一。
但是，目前的生物学网络多是针对蛋白质等单一生物分子类型建立的网络[8]，没有将代谢网络、蛋白质相互作用、细胞信号等信息进行有效整合，对药物作用的体内生物过程缺乏细致有效的描述；网络模型的建立多靠手工完成，无法实现批量处理，效率比较低，即缺乏一种高效、灵活的信息融合方法。本文融合中医药及生物学领域的数据，以实体语法系统为理论框架，利用定性推理技术构建“中药作用机理辅助解析系统”平台并形成面向用户的平台，设计思路见图1，以实现中药作用机制的辅助解析。
1数据来源
对中药作用的体内生物过程进行细致的描述，需要整合中药、生化反应和疾病等多方面的信息。以下即为构建“中药作用机理辅助解析系统”平台所需数据的来源。
1.1中药化学成分数据中药化学成分数据来源于TCMD数据库[9]、中药化学成分分析手册[10]、TCMID(http：//wwwmegabionetorg/tcmid/)，综合上述数据库并通过查阅文献进行补充。
1.2中药化学成分作用靶点数据中药化学成分作用靶点数据来源于Stitch数据库[11] (http：//stitchemblde/)、文献报道的中药化学成分与蛋白质相互作用数据以及本实验室通过数据挖掘、虚拟筛选预测并得到验证的数据。
1.3生物学反应及信号通路数据生物学反应及信号通路数据来源于Reactome[12]数据库(http：//wwwreactomeorg/)、hiPathDB[13]数据库 (http：//hiPathDBkobicrekr)、KEGG[14]数据库(http：//wwwgenomejp/kegg/)及STRING[15]数据库(http：//stringdborg/)。 (张百霞 骆四君 颜静 顾浩 罗计 张燕玲 陶欧 王耘)