來(lái)源??TMR Publishing Group

作者??Traditional Medicine Research 編輯部

從天然中草藥中鑒定活性成分并展示其潛在機(jī)制是中藥領(lǐng)域研究的關(guān)鍵。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究集中在中草藥配方的作用和機(jī)制上，根據(jù)幾千年來(lái)的臨床經(jīng)驗(yàn)，這些配方的基礎(chǔ)研究與中醫(yī)的理論和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)一步吻合。

單化合物具有特定的分子結(jié)構(gòu)，因此，它們的有效方法和機(jī)制研究在西方和東方藥物中都是相似的，使它們更能為世界各地的研究人員所接受。相反，中藥配方的多組分、多靶點(diǎn)和多徑路使得準(zhǔn)確探索其機(jī)制具有挑戰(zhàn)性，在西醫(yī)研究中使用的常規(guī)方法將不適用，這是研究人員不能接受中草藥配方的主要原因，并對(duì)中醫(yī)的現(xiàn)代化產(chǎn)生巨大障礙。

隨著中醫(yī)基礎(chǔ)研究的快速進(jìn)展，科技創(chuàng)新在中醫(yī)方面取得了突破。組學(xué)技術(shù)、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等現(xiàn)代生物研究系統(tǒng)中基于高通量分析和檢測(cè)技術(shù)的一系列研究方法，對(duì)數(shù)千個(gè)靶點(diǎn)和通路進(jìn)行評(píng)估，而不是聚焦于單一的靶點(diǎn)或通路，可以篩選生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中涉及的基因，蛋白質(zhì)，代謝物和其他因子的整體變化。這與中醫(yī)的“整體觀”理論是一致的，它全面地解釋了中草藥配方的總體機(jī)制。

在本研究中，我們介紹了傳統(tǒng)使用的組學(xué)技術(shù)及其在中草藥配方機(jī)理研究中的應(yīng)用。

基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)

基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄技術(shù)，包括基因微陣列和高通量測(cè)序，涉及所有基因轉(zhuǎn)錄及其對(duì)細(xì)胞水平的調(diào)控?；蚪M學(xué)是第一種發(fā)達(dá)的組學(xué)技術(shù)，可以篩選藥物干預(yù)前后的整個(gè)基因變化，而轉(zhuǎn)錄組學(xué)更有可能關(guān)注轉(zhuǎn)錄后的總RNA。轉(zhuǎn)錄組學(xué)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量小于基因組學(xué)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，使其更容易分析。目前，轉(zhuǎn)錄組學(xué)在體內(nèi)和體外廣泛應(yīng)用于具有或不具有中醫(yī)治療的差異表達(dá)基因的鑒定。高通量測(cè)序是分析高通量基因表達(dá)譜的有力工具。關(guān)鍵基因是通過(guò)分析差異表達(dá)基因的相互作用獲得的，通過(guò)GO和KEGG分析可以確定受藥物干預(yù)影響的主要途徑。

Wang等人，采用高通量測(cè)序技術(shù)篩選中成藥芪參益氣對(duì)急性心肌梗死的多方面治療效果)。一般情況下，芪參益氣治療后，在大鼠急性心肌梗死模型中鑒定出2，733個(gè)差異表達(dá)基因，包括1,344個(gè)上調(diào)基因和1,389個(gè)下調(diào)基因。進(jìn)一步的KEGG分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，花生四烯酸LOX途徑、一氧化氮生成和脂肪酸氧化可能是芪參益氣對(duì)急性心肌梗死的潛在機(jī)制。

基因微陣列評(píng)估細(xì)胞和器官的表觀遺傳調(diào)控。表觀遺傳學(xué)技術(shù)的重點(diǎn)是不涉及DNA序列變化的基因功能的改變。除了DNA和RNA序列的變化外，還發(fā)現(xiàn)了幾種調(diào)節(jié)基因在組織和細(xì)胞中“打開(kāi)”和“關(guān)閉”的調(diào)控方法，如DNA甲基化、組蛋白修飾、MIRNA、INCRNA和CIRCRNA。DNA甲基化已被廣泛研究以調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。DNA甲基化異常與冠心病有關(guān)，中成藥養(yǎng)心通脈可影響ZEB2基因甲基化治療。miRNA是一種小的單鏈RNA分子，參與了許多生理和病理過(guò)程。中草藥配方中的活性成分對(duì)miRNA具有廣泛的調(diào)控作用，研究miRNA為中醫(yī)機(jī)制的探索開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。此外，近年來(lái)，IN CRNAs和CIRC RNAs在健康和疾病中的作用也得到了廣泛的研究。調(diào)制lncRNA和circRNA是界定中草藥配方表觀遺傳調(diào)控機(jī)制和靶點(diǎn)的一種新的研究方法。Dai等人。用MIRNA芯片研究QS YQ滴丸對(duì)缺血性心臟病的作用機(jī)制。結(jié)果表明，QS YQ通過(guò)調(diào)節(jié)mir-223-3p和RPS6K B1/HIF-1α信號(hào)通路的表達(dá)，可促進(jìn)缺血性心臟微血管內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成。

蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)

蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)評(píng)估細(xì)胞、組織、體液和其他樣本中蛋白質(zhì)的類型、水平、修飾、相互作用、功能和結(jié)構(gòu)。它提供高通量，高靈敏度，高線性范圍，高精度。此外，蛋白質(zhì)組學(xué)能夠檢測(cè)生理或病理?xiàng)l件之間的蛋白質(zhì)水平變化，并識(shí)別中醫(yī)治療前后失調(diào)的蛋白質(zhì)。與轉(zhuǎn)錄組相比，蛋白質(zhì)組學(xué)可以更詳細(xì)地解釋生物功能和過(guò)程。根據(jù)經(jīng)典古方血府逐淤湯治療創(chuàng)傷性腦損傷的蛋白質(zhì)組學(xué)研究，確定了17種差異表達(dá)蛋白作為血府逐淤的潛在治療靶點(diǎn)。生物信息學(xué)分析表明，血府逐淤通過(guò)調(diào)節(jié)血小板活性和PI3K-Akt信號(hào)通路，可以改善創(chuàng)傷性腦損傷。

代謝組學(xué)

代謝組學(xué)是繼轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)；它應(yīng)用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)、分析方法和統(tǒng)計(jì)算法對(duì)生物或細(xì)胞中的整體代謝物進(jìn)行定量和定性分析。代謝產(chǎn)物是低分子量的生物分子，在各種生物過(guò)程中可以充當(dāng)信號(hào)分子、能量來(lái)源和代謝載體。代謝組中的水平可能受基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組協(xié)同作用的影響，直接反映器官或細(xì)胞當(dāng)前的代謝狀態(tài)。因此，代謝體也被稱為特定細(xì)胞或器官的分子表型。與轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組相比，代謝物數(shù)據(jù)庫(kù)更簡(jiǎn)單，更容易被理解。此外，基因和蛋白質(zhì)表達(dá)的微小變化可以在代謝物水平上放大，使這項(xiàng)技術(shù)更加系統(tǒng)、直觀和敏感。非靶向代謝組學(xué)分析表明，經(jīng)驗(yàn)豐富的處方補(bǔ)臟通絡(luò)方可以通過(guò)調(diào)節(jié)脂質(zhì)、谷氨酰胺和色氨酸代謝途徑來(lái)減輕糖尿病血管功能障礙。

腸道微生物

腸道微生物的穩(wěn)態(tài)與幾個(gè)生理和病理的生物過(guò)程密切相關(guān)。腸道微生物干預(yù)，如飲食治療、益生菌和糞便移植，為疾病的治療提供了新的見(jiàn)解。由于大多數(shù)中草藥配方是口服給患者的，并且有幾種成分顯示出低的生物利用度，調(diào)節(jié)腸道微生物群正日益成為揭示中草藥配方機(jī)制的重要途徑。16SrRNA測(cè)序和元組學(xué)可以分析腸道微生物多樣性的變化，篩選藥物干預(yù)前后失調(diào)的腸道微生物。經(jīng)典的古代方劑痛瀉藥方可以通過(guò)影響腸中Akkermansia和sortridiumsensusurto1的豐度來(lái)緩解腸易激綜合征，調(diào)節(jié)5-HT水平。

總之組學(xué)技術(shù)有助于系統(tǒng)地揭示中醫(yī)的療效。轉(zhuǎn)錄組學(xué)識(shí)別整個(gè)基因組的轉(zhuǎn)錄條件和規(guī)則；蛋白質(zhì)組學(xué)分析由靶基因編碼的蛋白質(zhì)的一般功能；代謝組學(xué)提供代謝信息，這可能是由轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組產(chǎn)生的。16SrRNA測(cè)序和元組學(xué)的重點(diǎn)是微生物多樣性和豐度的變化，而MIRNA、INC RNA和CIRC RNA微陣列則揭示了基于表觀遺傳水平的變化因素（圖1）。

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Huan-Tian Cui, Lu Yang, Yu-Ting Li, et al.?Omics technology: an important tool in mechanism studies of Chinese herbal formulas.?Traditional Medicine Research?2020, online. doi: 10.12032/TMR20200920199

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究 Traditional Medicine Research（ISSN 2413-3973）已被ESCI，EMBASE, DOAJ, ScienceOpen, Ingenta Connect, Google Scholar，CAB，CABI，ISC，ProQuest超星期刊，萬(wàn)方，中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù), CNKI Scholar收錄。特別歡迎具有明確歷史記載、民族特色和地域特色的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究。

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