系统生物学这一概念是由美国科学家洛里·霍德(Leroy Hood)于1999年所首次创建。是指对生物机体中的基因、蛋白和代谢物等构成成分的结构分析,以及不同成分之间如何相互作用与影响的研究。生物机体系统的特征是整体性、层次性和恒动性多维的统一,通过建立无数个网络构架,进行信息的整合和传递,最终通过基因或蛋白质的表达而达到生物学功能。其研究基于系统水平,而对信息的整合表现为在蛋白质、基因、细胞、组织、器官到生物体不同生物水平的研究整合。其优点是不局限于局部,而是以整体思维研究系统之间关系的科学,与中医药理论的整体观念相契合。由于中医药理论本身便是复杂的整合体系,整体观念、恒动观念和辨证观念贯穿中医药理论体系,可以说系统生物学与中医药体系的理论结构有很多相似的地方。中医药理论同样可以借鉴系统生物学的研究方法与技术,通过整体水平、系统水平以及信息水平解释中医药理论体系。通过信息水平的架构,建立中药材质控评价体系和中药药效评价体系,打造中医药现代化的大数据云处理系统,从而解读中医药复杂理论体系的科学内涵。
随着基因组学和蛋白质组学等研究自20世纪80年代诞生以来,随着各种新技术和新方法不断创新、建立,基因、蛋白质与生物功能的内在关系逐渐揭示,被系统性整理和验证。通过计算机技术和数学等交叉学科研究的介入,生物信息学学科开始创建并快速发展,以模拟生物体内复杂的系统。由此,中医药研究将以全新的方法和理念,从传统中医理论中的整体观的哲学思维,逐渐向现代的精确整体观转变,以应用于中医藏象理论和中药复方研究。
应用于中医基础研究,主要体现在证候研究。证候是中医学体系的关键,但是证候本身的复杂性阻碍了其内涵的科学揭示。而现代基因组学、蛋白质组学或代谢组学在机体研究过程中虽然针对不同对象,研究的侧重不同,但不同组学均在揭示机体一般状态的同时也关注个体差异。所以不同组学的联用既能够解决单一一种方法的缺陷,同时也更契合证候研究的特性,以更准确、全面地反应证候的本质。
应用于中药研究,主要体现在基于多靶点、多环节的网络药理学理念。通过系统生物学的方法研究中药的活性成分、整体药效以及毒副作用等,是可行的途径。网络药理学是基于系统生物学的交叉学科,也是生命科学发展到系统生物学阶段的新兴学科。网络药理学体现了现代生物医药研究的全新模式,转变“单一药物、单一靶标、单一疾病”为主的传统新药研发理念,创造性地改变药物发现的方法和理念。传统的单靶点、高选择性受体作用药物在治疗如恶性肿瘤、艾滋病和糖尿病等会影响涉及多个甚至全身的细胞、组织、器官的疾病时,很难达到预期效果,甚至于产生严重毒副作用。因此,现代中药新药研发的重点发生转变,更侧重于开发基于多组分、多靶点的药物。中医药学体系诊疗疾病的原则正是以通过人体整合机能的调节而起效,这与网络药理学多途径、多环节、多靶点的药效理论一致。同时,网络药理学还加速了组合药物的进展。组合药物是基于综合治疗的目的,将作用明确、不同靶点药物按一定配比关系组合构成的一种新型药物。组合药物融合了中、西两类药物的优势与特征,其作用于多靶点的增效减毒的功效也是人体复杂机体和多致病机制的必然需求产物,这是现代药物发展的新趋势,具有广阔前景。
内容来源:《现代中药国际化研究》
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