多組學(xué)網(wǎng)絡(luò)背景下方劑臨床價(jià)值的考量

李兵+韓飛+王忠+王永炎

[摘要]臨床價(jià)值評(píng)估是破解當(dāng)前中成藥（方劑）同品種重復(fù)率高、臨床定位模糊、適應(yīng)癥寬泛、臨床價(jià)值不清晰等諸多問(wèn)題的關(guān)鍵所在。該文簡(jiǎn)要分析了當(dāng)前方劑臨床價(jià)值評(píng)估所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，提出了多組學(xué)網(wǎng)絡(luò)背景下的方劑研究策略。通過(guò)對(duì)中風(fēng)病類(lèi)方的比較分析，提示了3個(gè)方劑針對(duì)中風(fēng)病不同癥狀（表型）的特色優(yōu)勢(shì)，為臨床用藥提供參考。多組學(xué)網(wǎng)絡(luò)分析策略為方劑的臨床價(jià)值評(píng)估與比較開(kāi)辟了新的視角。

[關(guān)鍵詞] 多組學(xué)； 中藥復(fù)方； 臨床價(jià)值； 網(wǎng)絡(luò)分析

[Abstract] Clinical value evaluation is the key issue to solve the problems such as high repetition rate， fuzzy clinical positioning， broad indications and unclear clinical values in Chinese herbal formula（Chinese patent medicine）. By analyzing the challenges and opportunities of Chinese herbal formula in clinical value evaluation， this paper introduced a strategy of multi-omic network analysis. Through comparative analysis of three stroke treatment formulas， we suggested their different characteristic advantages for variant symptoms or phenotypes of stroke， which may provide reference for rational clinical choice. Such multi-omic network analysis strategy may open a unique angle of view for clinical evaluation and comparison of Chinese herbal formula.

[Key words] multi-omic； Chinese herbal formula； clinical value； network analysis

方劑是在整體觀(guān)和辨證論治指導(dǎo)下中醫(yī)臨床治療的主要手段之一，其不僅是東方思維與哲學(xué)的體現(xiàn)，而且是聯(lián)合治療和個(gè)體化治療的代表。中藥組方的目的在于療效，維系一組藥物成為一個(gè)方劑的核心與靈魂就是其臨床價(jià)值，科學(xué)的臨床價(jià)值評(píng)估就是方劑生命力的試金石。隨著疾病醫(yī)學(xué)向健康醫(yī)學(xué)的轉(zhuǎn)化，東西方思維的持續(xù)碰撞，系統(tǒng)論指導(dǎo)下的還原分析逐漸滲入到中西醫(yī)研究中。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)人體認(rèn)識(shí)的廣泛組學(xué)化，對(duì)疾病和藥物機(jī)制分析的網(wǎng)絡(luò)化，藥物干預(yù)的組合化，藥物基因組和表型組導(dǎo)向的個(gè)體化，這些都為方劑的現(xiàn)代化研究提供了新的思路^[1]。多組學(xué)整合的網(wǎng)絡(luò)化分析為科學(xué)評(píng)估方劑的臨床價(jià)值、破解方劑價(jià)值難題帶來(lái)了機(jī)遇。

1 中成藥現(xiàn)狀及臨床價(jià)值評(píng)估的挑戰(zhàn)

中成藥作為方劑臨床應(yīng)用的主要形式之一，在中西醫(yī)臨床治療中發(fā)揮著巨大作用，但同時(shí)也存在著如同品種重復(fù)率高、臨床定位模糊、適應(yīng)癥寬泛、臨床價(jià)值不清晰等諸多問(wèn)題?，F(xiàn)有203種中成藥的13 772個(gè)上市藥品中，平均每種中成藥有67.84個(gè)藥品上市，最多的板藍(lán)根顆粒涉及到715家企業(yè)生產(chǎn)的844個(gè)上市藥品^[2]。如此眾多的同品種方劑其價(jià)值體現(xiàn)在哪？針對(duì)不同疾病或表型其各自的特色優(yōu)勢(shì)如何？在臨床中應(yīng)如何選擇及合理用藥？要破解這些問(wèn)題就需要對(duì)其進(jìn)行臨床價(jià)值的評(píng)估，對(duì)類(lèi)方進(jìn)行臨床價(jià)值的比較，從而明確方劑的臨床定位，促進(jìn)合理的臨床用藥和適應(yīng)癥選擇。

方劑成分復(fù)雜，具有多靶點(diǎn)調(diào)節(jié)的作用，其藥理機(jī)制多不清楚。對(duì)于品種如此眾多的中成藥品種，如何評(píng)估其臨床價(jià)值是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。通過(guò)臨床經(jīng)驗(yàn)對(duì)中成藥價(jià)值的判斷必然存在較大的主觀(guān)性和差異性。通過(guò)高質(zhì)量臨床研究雖能夠得到較為準(zhǔn)確、客觀(guān)的評(píng)價(jià)，但需要投入極大的人力、物力、財(cái)力，因而幾乎不可能對(duì)如此多的品種、類(lèi)方進(jìn)行大規(guī)模的臨床觀(guān)察。另外，方劑通常具有對(duì)證治療的特點(diǎn)，而如何在臨床試驗(yàn)中客觀(guān)地評(píng)價(jià)其證候療效也是通過(guò)臨床試驗(yàn)評(píng)估中成藥臨床價(jià)值要突破的障礙。通過(guò)系統(tǒng)評(píng)價(jià)及網(wǎng)絡(luò)Meta分析的方法進(jìn)行藥品價(jià)值的評(píng)估也需要有大量臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為支撐。因此，針對(duì)現(xiàn)狀，亟需開(kāi)辟新的途徑來(lái)進(jìn)行方劑臨床價(jià)值的評(píng)估。

2 多組學(xué)與網(wǎng)絡(luò)分析帶來(lái)的機(jī)遇

高通量測(cè)序等新興生物技術(shù)的發(fā)展催生了基因組、蛋白組、轉(zhuǎn)錄組、表觀(guān)遺傳組等多組學(xué)的研究和生物大數(shù)據(jù)。整合多組學(xué)的生物大數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)生物學(xué)和網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)^[3]來(lái)表征方劑多成分、多靶點(diǎn)、多途徑的作用機(jī)制，則可能揭示方劑應(yīng)答系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，而多組學(xué)的系統(tǒng)指標(biāo)也可能擴(kuò)展為方劑藥理評(píng)價(jià)的新指標(biāo)。這種系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的理念也就推動(dòng)了系統(tǒng)藥理學(xué)、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、多向藥理學(xué)等新興藥物研究模式的產(chǎn)生。尤其是針對(duì)方劑，這種基于系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)層次的分析可以為其提供一個(gè)全新的視角，有助于更好地研究其藥理機(jī)制，幫助發(fā)現(xiàn)更好的藥物靶標(biāo)^[4]。

多組學(xué)網(wǎng)絡(luò)分析方法已逐漸被學(xué)者用于方劑的新藥研發(fā)、配伍和藥理機(jī)制研究以及藥物療效和不良反應(yīng)比較^[5-7]。結(jié)合方劑多靶點(diǎn)、多途徑特點(diǎn)提出的方劑組學(xué)，利用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的分析方法將方劑與多組學(xué)的生物大數(shù)據(jù)建立多維對(duì)應(yīng)關(guān)系，從方劑的組學(xué)基礎(chǔ)、方劑的靶點(diǎn)間關(guān)系、方劑與網(wǎng)絡(luò)的解構(gòu)、方劑網(wǎng)絡(luò)非線(xiàn)性變化的定量分析、方劑組的臨床回歸與個(gè)體化轉(zhuǎn)換等角度創(chuàng)立了新的方劑研究方法，證明了方劑組與多組學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合將會(huì)極大深化方劑的藥理機(jī)制研究^[8-9]。方劑組學(xué)、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、多組學(xué)大數(shù)據(jù)及臨床研究新技術(shù)的發(fā)展為方劑的臨床價(jià)值評(píng)估帶來(lái)了機(jī)遇。

3 多組學(xué)網(wǎng)絡(luò)背景下方劑臨床價(jià)值評(píng)估的思考

多組學(xué)網(wǎng)絡(luò)背景下的方劑研究在研發(fā)理論、假設(shè)、研究對(duì)象、藥理研究主體和機(jī)制5個(gè)方面不同于以往研究。以多組分、多靶點(diǎn)聯(lián)合治療理念為指導(dǎo)，方劑臨床價(jià)值應(yīng)該涉及個(gè)體的臨床價(jià)值和方劑本身的臨床價(jià)值。個(gè)體的臨床價(jià)值評(píng)估應(yīng)包含一切可以用于科學(xué)評(píng)估方劑改善個(gè)體健康狀態(tài)或疾病的指標(biāo)，涉及健康與疾病狀態(tài)的階段性、動(dòng)態(tài)性及人群差異性，不僅要考慮方劑的增效作用，也要考慮“減毒”作用。這就與患者的基因組、蛋白組、表型組、證候組及表觀(guān)遺傳組等對(duì)應(yīng)起來(lái)，在多組學(xué)、多維度下進(jìn)行生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)和計(jì)算生物學(xué)的分析來(lái)進(jìn)行個(gè)體臨床價(jià)值的評(píng)估。方劑本身的臨床價(jià)值可能具有多態(tài)性，要著眼于其特異性?xún)r(jià)值導(dǎo)向的臨床定位，如填補(bǔ)未滿(mǎn)足的醫(yī)療需求，針對(duì)疾病的突破性和優(yōu)效性，還要考慮到同類(lèi)方劑針對(duì)疾病或不同表型的臨床價(jià)值比較優(yōu)勢(shì)，這就需要整合方劑的化學(xué)成分組、功效物質(zhì)組，利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治黾跋到y(tǒng)計(jì)算模型方法進(jìn)行多靶點(diǎn)、多通路的系統(tǒng)分析。將個(gè)體和方劑的臨床價(jià)值評(píng)估用整合的網(wǎng)絡(luò)分析關(guān)聯(lián)起來(lái)，這就形成了多組學(xué)網(wǎng)絡(luò)背景下的方劑臨床價(jià)值研究策略（圖1）。

4 中風(fēng)類(lèi)方臨床價(jià)值比較的探索應(yīng)用

按照如上研究策略，對(duì)3個(gè)類(lèi)方（分別簡(jiǎn)稱(chēng)為QZTL，HTZZ，NXT）進(jìn)行臨床價(jià)值比較分析的探索應(yīng)用。3個(gè)復(fù)方（圖2）的主要功效均為活血、化瘀、通絡(luò)，用于治療腦中風(fēng)后遺癥，而在臨床中針對(duì)中風(fēng)及其癥狀（表型）又具有各自的特色優(yōu)勢(shì)，本文將嘗試對(duì)其進(jìn)行多組學(xué)網(wǎng)絡(luò)的分析。

4.1 多組學(xué)數(shù)據(jù)整合 首先基于中藥化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)（中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所中藥與化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院信息所中藥化學(xué)庫(kù)，TCMID）和化學(xué)成分的靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)（Drugbank，CTD）獲取3個(gè)類(lèi)方藥物的化學(xué)成分組和功效物質(zhì)組。經(jīng)數(shù)據(jù)的整合，QZTL，HTZZ，NXT分別得到980，318，524個(gè)化學(xué)成分和11 774，9 311，10 317個(gè)作用靶點(diǎn)（圖2）。

同樣，基于數(shù)據(jù)庫(kù)（OMIM，HPO）獲取中風(fēng)疾病和相關(guān)表型的基因組數(shù)據(jù)。經(jīng)數(shù)據(jù)整合共得到中風(fēng)病相關(guān)基因1 356個(gè)，9個(gè)中風(fēng)癥狀或表型的相關(guān)基因數(shù)分別是：偏癱157個(gè)、麻木118個(gè)、口眼歪斜100個(gè)、言語(yǔ)不清238個(gè)、認(rèn)知障礙826個(gè)、共濟(jì)失調(diào)462個(gè)、眩暈30個(gè)、腱反射亢進(jìn)354個(gè)、運(yùn)動(dòng)機(jī)能902個(gè)。

4.2 方劑靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)解構(gòu)與分析 基于HPRD數(shù)據(jù)庫(kù)分別建立3個(gè)復(fù)方作用靶點(diǎn)間的關(guān)系，從而構(gòu)建了QZTL，HTZZ，NXT的靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，分別由5 674，5 080，5 407個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。由于3個(gè)方劑組方相似，重疊靶點(diǎn)較多，且連接較為稀疏，故3個(gè)類(lèi)方的靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)密度較小、散在靶點(diǎn)較多，從整體網(wǎng)絡(luò)層面不易發(fā)現(xiàn)3個(gè)類(lèi)方的差異。這就需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步解構(gòu)，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中緊密連接的功能集團(tuán)進(jìn)行分析。

為此，利用MCODE方法^[11]分別識(shí)別了3個(gè)類(lèi)方靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的功能模塊，采用最小熵值法^[12]確定模塊識(shí)別的參數(shù)，得到最佳的模塊識(shí)別結(jié)果?；赒ZTL，HTZZ，NXT靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分別得到了53，52，53個(gè)功能模塊（圖2）。最后，根據(jù)3個(gè)類(lèi)方的模塊靶點(diǎn)與中風(fēng)及其相關(guān)表型的基因分別進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)和基因集對(duì)比分析，利用杰卡德相似性系數(shù)（Jaccard similarity coefficient）比較3個(gè)類(lèi)方與中風(fēng)疾病和相關(guān)表型的相關(guān)性。

4.3 方劑模塊靶點(diǎn)與疾?。ū硇停┗虻南嚓P(guān)性分析 在3個(gè)類(lèi)方的整體網(wǎng)絡(luò)層面，由于其組方的相似性、靶點(diǎn)重疊較多及網(wǎng)絡(luò)稀疏等原因，3個(gè)類(lèi)方的靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)與中風(fēng)及其表型基因的相似性差異并不明顯，而通過(guò)對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)的模塊化解構(gòu)，則可以得到連接較為緊密的模塊靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。另外，考慮到方劑的配伍關(guān)系，對(duì)3個(gè)方劑君藥的對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)進(jìn)行2倍的加權(quán)。加權(quán)后，計(jì)算得到了3個(gè)方劑模塊靶點(diǎn)與中風(fēng)病及各個(gè)癥狀（表型）相關(guān)基因的相似性（圖3a，b）。

相似性結(jié)果顯示，3個(gè)組方在9個(gè)中風(fēng)癥狀的治療上各有優(yōu)勢(shì)。針對(duì)其中的言語(yǔ)不清和運(yùn)動(dòng)機(jī)能設(shè)計(jì)臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，目的是觀(guān)察QZTL和NXT在治療中風(fēng)后遺癥言語(yǔ)不清和運(yùn)動(dòng)機(jī)能上的差異。實(shí)驗(yàn)組為QZTL，口服。每次4粒，每日2次；對(duì)照組為NXT，口服。每次4粒，每日3次。樣本例數(shù)為68例，2組各34例。在用藥的第0，14，28天，采用簡(jiǎn)化的Fugl-Meyer運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分法評(píng)價(jià)受試者肢體功能障礙改善情況，采用失語(yǔ)商（aphasia quotient，AQ）評(píng)價(jià)受試者語(yǔ)言功能。結(jié)果顯示，在改善上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分、失語(yǔ)總分、失語(yǔ)商方面，2組間比較具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.05），QZTL優(yōu)于NXT（圖3c）。臨床試驗(yàn)結(jié)果和QZTL，NXT模塊靶點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)機(jī)能、言語(yǔ)不清癥狀基因的相似性結(jié)果一致。

5 小結(jié)

方劑的臨床價(jià)值是其生命力的核心，獨(dú)特和優(yōu)勢(shì)的臨床價(jià)值是延續(xù)一個(gè)方劑生命周期的關(guān)鍵因素。作為中醫(yī)臨床用藥的特色和優(yōu)勢(shì)，方劑的臨床價(jià)值在于促進(jìn)人類(lèi)整體健康事業(yè)，只要有促進(jìn)作用，就應(yīng)有臨床價(jià)值。科學(xué)的方劑臨床價(jià)值評(píng)估能夠明確藥物的臨床定位和適應(yīng)證選擇，指導(dǎo)臨床合理用藥，并為新藥研發(fā)的立題和審評(píng)提供重要參考。針對(duì)當(dāng)前中成藥低水平重復(fù)的現(xiàn)象，臨床價(jià)值的比較效益分析可以發(fā)現(xiàn)藥物的獨(dú)特臨床價(jià)值和特色優(yōu)勢(shì)，從而能夠促進(jìn)資源的合理配置。在當(dāng)前方劑臨床應(yīng)用的現(xiàn)狀和價(jià)值評(píng)估所面臨的巨大挑戰(zhàn)下，多組學(xué)整合的網(wǎng)絡(luò)分析為方劑在精準(zhǔn)用藥時(shí)代的臨床價(jià)值評(píng)估（臨床定位和比較效益）分析帶來(lái)了新的思路和方法。

實(shí)例分析提示了多組學(xué)整合的網(wǎng)絡(luò)分析策略用于方劑價(jià)值評(píng)估的可行性，然而其中也仍然存在著許多需要深入研究和探索的問(wèn)題，如現(xiàn)有多組學(xué)數(shù)據(jù)的不完整性、網(wǎng)絡(luò)解構(gòu)分析與方劑組方配伍的對(duì)接、臨床價(jià)值的個(gè)體化和動(dòng)態(tài)考量等。這就需要不斷開(kāi)展中藥現(xiàn)代化的基礎(chǔ)性研究，進(jìn)一步探索多組學(xué)數(shù)據(jù)整合、方劑配伍及表型與藥物關(guān)聯(lián)方法，以整體論、系統(tǒng)論指導(dǎo)下的還原分析來(lái)促進(jìn)方劑的臨床價(jià)值評(píng)估和現(xiàn)代化研究。

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[責(zé)任編輯 曹陽(yáng)陽(yáng)]