网络药理学的研究步骤通常包含以下核心环节,结合多个权威来源整理如下:
一、数据采集与预处理
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化合物/靶点/疾病数据获取
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使用STITCH、ChEMBL等数据库筛选药物-靶点关联,或通过DisGeNET、OMIM获取疾病相关基因。
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从TCMSP、HIT2等数据库鉴定中药活性成分及靶基因。
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数据清洗与标准化
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去除低置信度互作(如STRING评分<0.7)。
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标准化基因命名(如HUGO Gene Symbol)。
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二、网络构建与可视化
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网络类型划分
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异质网络 :整合药物、靶点、疾病节点(如Cytoscape的Network Analyzer)。
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单层网络 :聚焦特定层级(如蛋白互作网络)。
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布局算法选择
- 使用Force-directed布局呈现模块结构,或采用Circular布局突出中心节点。
三、网络分析
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拓扑指标计算
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节点度 :衡量节点连接强度(如EGFR在癌症网络中的高连接度)。
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介数中心性 :识别调控枢纽节点(如TP53在信号转导中的桥梁作用)。
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模块性 :划分功能单元(如代谢通路亚网络)。
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功能富集分析
- 利用DAVID、Metascape进行GO和KEGG富集,构建“药物-靶点-通路-疾病”因果链。
四、机制推演与验证
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分子对接与动力学模拟
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使用AutoDock Vina评估药物与靶点的结合模式(结合能、RMSD等参数)。
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通过分子动力学模拟研究复合物稳定性。
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实验验证
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体外实验(如qPCR/WB验证靶点表达变化)。
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体内实验(如动物模型表型验证)。
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五、关键工具与技巧
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数据库筛选 :LiP-MS用于药物靶点筛选,GEO用于疾病差异基因分析。
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富集分析工具 :R语言(如limma)进行差异基因筛选,STRING进行PPI网络构建。
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多维验证策略 :结合生物样本进行药物-靶点-治疗靶点筛选。
六、研究模式与创新方向
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单一作用靶点分析 :针对特定靶点进行深度挖掘。
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多基因/多因素综合分析 :考虑疾病复杂性及药物多靶点机制。
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中药网络药理学 :逆向思维构建“靶点-成分-中药”网络,如KTC治疗PCOS的研究案例。
以上步骤可根据具体研究需求调整,例如在中药研究中可侧重网络药理学与分子对接的结合。建议优先使用权威数据库(如TCMSP、STRING)并验证关键结果。