药理学论文提纲

论文题目：基于网络药理学的抗流感病毒药物研究 ——以香薷为例

摘要：流感是由流感病毒引起的一种急性呼吸道传染性疾病。自1918年以来,甲型流感病毒引发了4次全球大流行。据世界卫生组织统计,每年流感疫情导致全球约10亿人感染,对人类健康的威胁不可小觑。由于流感治疗药物普遍存在耐药性,且流感特效药物数量较少,目前防治流感的最有效方式为接种疫苗,然而抗流感病毒疫苗研发具有滞后性,研发人员只能预测未来季节性流感的主要变异毒株来研发疫苗。因此,发现新靶点和作用机制的抗流感病毒药物十分迫切。药理学研究发现,古方黄连香薷饮、新加香薷饮、柴胡香薷饮以及单体香薷提取物均有良好的流感治疗效果,但香薷治疗流感的研究大多为组方研究,缺乏单味香薷治疗流感的具体作用机制研究,其抗流感的活性成分也尚不明确或较为片面。针对新型抗流感药物缺乏和香薷治疗流感成分不明、作用机制不清的问题,本文开展了以下三方面的研究:一是应用网络药理学方法研究香薷提取物对流感的有效成分和作用机制;二是构建药物-靶点异质网络模型,预测香薷关键成分的作用靶点以及靶向流感关键靶点的作用药物;三是利用分子对接方法初步验证了药物-靶点异质网络模型预测结果。研究第一部分通过网络药理学方法,从中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）中获取香薷15个活性成分,利用Swiss Target Prediction数据库得到化合物潜在靶点243个,通过Gene Cards、OMIM数据库和文献挖掘获取流感相关靶点1088个,香薷和流感靶点交集45个。利用Cytoscape软件构建“香薷活性成分-流感-交集靶点网络图”,发现香薷治疗流感的有效活性化合物为14个,关键成分有柯伊利素、木犀草素、山奈酚、华良姜素、金合欢素和槲皮素等6个。PPI网络分析得出关键靶点蛋白9个,主要为AKT1、SRC、HSP90AA1、EGFR、MMP9、PTGS2、MTOR等;利用Metascape平台基因富集分析筛选得到GO条目总计708条,主要与细胞因子、免疫调节、氧化应激等多个生物学过程相关;筛选还发现KEGG有130条通路,主要涉及病原体感染以及磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）信号通路、趋化因子信号通路、磷脂酶D信号通路等。研究揭示香薷可能通过抗炎、抗病毒、免疫调节等机制治疗流感,为后续实验研究提供一定参考。研究第二部分基于重启随机游走算法构建药物-靶点异质网络模型。首先,在Drug Bank数据库获取药物信息,利用STRING数据库获取人类靶点蛋白信息,从HVIDB数据库获取流感病毒靶点蛋白数据,在Drug Bank数据库和Binding DB数据库上获取药物-靶点关系。利用药物结构相似性、靶点的蛋白-蛋白作用、药物-靶点作用三种不同维度的生物关系,构建了基于多维数据的药物-靶点异质网络模型,可模拟机体内的药物靶点相互作用,在这个异质网络上运行重启随机游走,根据稳定后的概率排序预测了香薷关键成分的30个作用靶点,同时预测了靶向流感病毒关键靶点——血凝素（hemagglutinin,HA）、神经氨酸酶（neuraminidase,NA）、离子通道蛋白M2、膜内蛋白PB1、PB2和PA的30个作用药物。研究第三部分基于计算机辅助药物设计中的分子对接方法,利用Auto Dock将香薷关键成分木犀草素、槲皮素、华良姜素、山奈酚和金合欢素,与药物-靶点异质网络预测的30个靶点进行半柔性对接。研究发现预测靶点均可以跟配体化合物进行自发结合,且最优结合构象中形成了多个氢键,构象稳定,说明药物-靶点异质网络模型的预测靶点与化合物之间存在相互作用的可能性较大,通过模型预测的结果具有一定的可信性,初步验证了异质网络预测结果的可靠性。本文创新点包括以下两个方面:一是以香薷中具有一定成药性特征的系列单体化合物为研究对象,利用网络药理学方法,构建香薷成分-靶点-流感网络,进行可视化网络图分析和富集分析,对香薷的活性成分、作用靶点及其治疗流感的靶点通路进行预测。二是构建的药物-靶点异质网络模型能够充分挖掘异质数据源中所含的隐含信息,预测新型药靶作用,为抗流感新药研发和药物重定位研究提供新思路。

关键词：流感病毒;网络药理学;香薷;重启随机游走;分子对接

学科专业：军事预防医学

缩略语表

摘要

Abstract

前言

第一部分 研究背景与进展

1 流感概述及流感治疗药物研究进展

2 流感的中医治疗

3 香薷成分及抗流感作用研究进展

4 网络药理学研究进展

第二部分 研究意义与研究内容

1 研究意义

2 研究内容

3 论文创新点

第一章 基于网络药理学的香薷提取物对流感的作用机制研究

1.1 概述

1.2 材料和方法

1.2.1 香薷成分收集及筛选

1.2.2 香薷作用靶点预测

1.2.3 流感靶点收集

1.2.4 网络构建和拓扑分析

1.2.5 关键靶点蛋白获取

1.2.6 GO和 KEGG通路分析

1.3 结果

1.3.1 香薷的活性成分和对应靶点

1.3.2 流感靶点收集与交集基因获取

1.3.3 香薷活性成分-潜在靶点网络图分析

1.3.4 香薷活性成分-流感-交集靶点网络图分析

1.3.5 香薷治疗流感作用的关键蛋白PPI网络分析

1.3.6 GO和 KEGG通路分析结果

1.4 讨论

1.5 本章小结

第二章 基于重启随机游走的药物-靶点异质网络构建与预测

2.1 概述

2.1.1 研究背景

2.1.2 相关概念介绍

2.2 材料和方法

2.2.1 数据获取

2.2.2 构建异质网络

2.2.3 重启随机游走

2.3 结果与讨论

2.3.1 预测香薷成分潜在靶点

2.3.2 预测病毒靶点潜在治疗药物

2.4 本章小结

第三章 分子对接验证药物-靶点异质网络模型预测靶点

3.1 概述

3.1.1 分子对接方法理论

3.1.2 分子对接软件与采用的算法对比

3.2 材料和方法

3.2.1 分子对接软件和数据库

3.2.2 分子对接配体和受体前处理

3.2.3 分子对接

3.3 结果与分析

3.3.1 分子对接靶点蛋白结构选取

3.3.2 分子对接结合能分析

3.3.3 分子对接最优构象图

3.4 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 全文总结

4.2 研究局限性与展望

参考文献

附录 代码部分

致谢