劉絲雨, 李東芳
1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)研究生院,湖南 長沙 410208;2.湖南省腫瘤醫(yī)院中西結(jié)合科,湖南 長沙 410013
胃癌起源于胃黏膜上皮組織,是全球最常見的惡性腫瘤之一,近半數(shù)新發(fā)病例發(fā)生在亞洲東部[1,2]。據(jù)2019年發(fā)布的中國惡性腫瘤流行情況分析顯示,胃癌發(fā)病數(shù)居全部惡性腫瘤第二位,死亡數(shù)居第三位[3]。胃癌發(fā)病隱匿,約30%~40%患者發(fā)現(xiàn)時為Ⅳ期,錯失最佳手術(shù)時期,治療多以放化療、靶向治療、免疫治療、中醫(yī)藥治療等多學(xué)科團隊協(xié)作(Multiple Disciplinary Team,MDT)模式為主[4]。據(jù)文獻(xiàn)報道,中晚期胃癌接受聯(lián)合化療后的中位總生存期(median Overall Survival,mOS)僅為7.6至11.6個月[5]。近年來聚焦靶點的精準(zhǔn)醫(yī)療,提高了胃癌的療效,但臨床終點數(shù)據(jù)未有較大突破[6]。中藥復(fù)方具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,抑制腫瘤血管生成,抑制端粒酶活性,調(diào)節(jié)免疫等功能,可貫穿胃癌治療的全過程,且成本低廉、副作用小,能滿足大多數(shù)中國胃癌患者的需求,但由于中藥復(fù)方物質(zhì)基礎(chǔ)復(fù)雜,多重作用機制難以全面闡明。本文從辨靶論治的精準(zhǔn)醫(yī)療和辨證論治的中藥復(fù)方角度出發(fā),分析兩者在治療胃癌上的優(yōu)勢和瓶頸,利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法挖掘治療胃癌的中藥復(fù)方可對中西醫(yī)治療胃癌起到促進作用,可能在分子層面分析中藥復(fù)方辨證論治胃癌的作用機制,為中藥復(fù)方治療胃癌提供理論支撐,也為探索中藥復(fù)方治療其他惡性腫瘤提供借鑒。
靶向治療利用腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞在分子水平上的差異,與腫瘤細(xì)胞特定靶點特異性結(jié)合,阻斷其傳導(dǎo)通路,以抑制腫瘤細(xì)胞的不良生物行為[7]。曲妥珠單抗是表皮生長因子受體-2(Human Epithelial Growth factor receptor-2,HER-2)的單克隆抗體,阻止人體表皮生長因子在HER-2蛋白上激活,抑制胃癌細(xì)胞增殖。一項ToGA的研究納入HER-2陽性胃癌患者,發(fā)現(xiàn)曲妥珠單抗聯(lián)合化療對比單純化療可提高mOS(13.8個月VS 11.1個月)[8]。因此曲妥珠單抗聯(lián)合化療成為HER-2陽性胃癌患者一線治療方案[9]。但余抗HER-2靶向藥物如帕妥珠單抗,拉帕替尼、恩美曲妥珠單抗(Trastuzumab Emtansine,T-DM1)等聯(lián)合化療的臨床研究主要終點均無統(tǒng)計學(xué)意義。阿帕替尼是我國自主研發(fā)的小分子血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子受體2(Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2,VEGFR-2)抑制劑,在胃癌二線治療失敗后可延長mOS至6.5個月。其他VEGFR位點抑制劑或其他靶點如聚腺苷二磷酸核糖聚合酶((poly ADP-ribose polymerase,PARP)、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian Target Of Rapamycin,mTOR)、蛋白激酶B(Protein Kinase B,PKB)等抑制劑在胃癌中獲益均不明顯。總體來說,與非小細(xì)胞肺癌、結(jié)腸癌的靶向治療相比,以“辨靶論治”為核心的胃癌靶向治療進展十分有限。我國目前僅曲妥珠單抗和阿帕替尼獲批,但其臨床終點數(shù)據(jù)仍不理想。靶向治療與細(xì)胞毒性化療藥物相比雖毒性較低,但存在心臟損害、肝腎損害、皮膚毒性出血等不良反應(yīng)事件。
辨證論治是中醫(yī)治病的基本原則,證是致病因素與人體相互作用的狀態(tài),反應(yīng)了人體疾病某一階段的病因、病位、病性、病勢等,在辨證論治的原則指導(dǎo)下產(chǎn)生了“異病同治”和“同病異治”的法則。此法則首見于《黃帝內(nèi)經(jīng)》,在《傷寒雜病論》中得到進一步發(fā)揮,是后世醫(yī)家始終遵循的法則之一,并不斷為之充實。根據(jù)癥狀,胃癌可歸為中醫(yī)“胃脘痛”、“反胃”、“噎膈”、“伏梁”等。其病因可能與先天稟賦不足,后天飲食不節(jié),情志失暢有關(guān)。病機為本虛標(biāo)實,以脾胃虧損為虛,以濕、毒、瘀為實。脾胃氣血虧虛,推動氣化無力,導(dǎo)致濕聚;榮養(yǎng)作用不足,且病程較長,久病必瘀。濕聚瘀積日久化毒,甚則化熱傷陰。邪氣所湊,其氣必虛,加重脾胃虧虛。李東芳利用聚類分析法歸納胃癌術(shù)后證型分布,得出最常見證型為脾胃虛寒證、脾虛濕毒證、胃陰虧虛證、瘀阻胃絡(luò)證、肝胃不和證、胃腸氣滯證及脾氣虛證,為胃癌術(shù)后不同證型的治法(溫中健脾、和胃化濕、化瘀解毒、疏肝理氣等)提供客觀的依據(jù)[10,11]。證是溝通中醫(yī)理、法、方、藥的橋梁,是個體化治療的標(biāo)志。以“辨靶論治”為核心的精準(zhǔn)醫(yī)療和以“辨證論治”為核心的中藥復(fù)方具有相似的精神實質(zhì),即同病異治[12]。
中藥復(fù)方是辨證論治的最終結(jié)果,是在以“人”為核心的整體觀下,根據(jù)病機,藥性,七情配伍、君臣佐使等配伍原則組成的方劑。中藥復(fù)方在胃癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移等不良生物學(xué)行為中發(fā)揮抑制作用,可促進胃癌細(xì)胞凋亡;在放化療、靶向治療、免疫治療期間增效解毒,術(shù)后延緩腫瘤復(fù)發(fā),提高生活質(zhì)量等方面發(fā)揮作用,具有實用性、有效性。中藥復(fù)方對胃癌的防治具有特色,探索中醫(yī)藥治療胃癌意義重大。而辨證論治的個體化特征導(dǎo)致了中藥復(fù)方組合方式多樣,重復(fù)性差,繁雜的藥味具有“多成分,多靶點,多途徑”的特點,整體物質(zhì)基礎(chǔ)及多重作用機制難以闡明,這使得中藥復(fù)方治療胃癌的現(xiàn)代化進程走向瓶頸期[13]。
綜上所述,就胃癌的“辨靶論治”而言,亟待尋找新的治療靶點、將靶點多元化,規(guī)范管理不良事件;就胃癌的中醫(yī)辨證論治而言,從系統(tǒng)、整體、網(wǎng)絡(luò)的角度闡述中藥復(fù)方與機體的關(guān)系或為新的研究方向,而如何探索復(fù)雜的中藥復(fù)方的多靶點、多層次的作用機制則是未來研究的新視角。
2007年,李梢等[14]創(chuàng)新性地將中藥方劑研究著眼于生物網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的構(gòu)建。同年,Hopkins[15]在《Nature Biotechnology》中首次提出“網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)”,并認(rèn)為此方法技術(shù)將開啟藥物研究的新紀(jì)元。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和分析技術(shù)為一體的,綜合系統(tǒng)生物學(xué)和多向藥理學(xué)等學(xué)科的新交叉學(xué)科,構(gòu)建和整合“藥物活性成分-靶點-通路-疾病”網(wǎng)絡(luò),分析藥物成分、靶點、通路在網(wǎng)絡(luò)中與特定節(jié)點的相互作用關(guān)系。與傳統(tǒng)藥理學(xué)遵循“一個藥物、一個基因、一種疾病”的模式不同,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)更注重從生物的網(wǎng)絡(luò)平衡角度認(rèn)識疾病,認(rèn)為疾病的本質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中的基因或產(chǎn)物等多個靶點存在功能失衡,而不單獨著重于碎片靶標(biāo)[16-19]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的整體性與傳統(tǒng)中醫(yī)的整體觀念,多靶點-多通路網(wǎng)絡(luò)與中醫(yī)辨證論治本質(zhì)相似。
國務(wù)院《中醫(yī)藥創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》提倡充分運用數(shù)據(jù)挖掘等新一代信息技術(shù),開展名老中醫(yī)的學(xué)術(shù)思想、臨床經(jīng)驗及其辨證論治方法的總結(jié)分析。基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)探究治療胃癌的中藥復(fù)方,實現(xiàn)了從單靶標(biāo)到網(wǎng)絡(luò)多靶標(biāo)的轉(zhuǎn)變。構(gòu)建“多成分-多靶點-多通路-疾病“的網(wǎng)絡(luò),可能在分子、基因?qū)用嫱诰螂[性的作用機制,揭開胃癌辨證論治的奧妙。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在中藥復(fù)方中的應(yīng)用,構(gòu)建起中西醫(yī)的橋梁,為研發(fā)新的靶向藥物等精準(zhǔn)醫(yī)療提供科學(xué)思路。
基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究中藥復(fù)方治療惡性腫瘤的作用機制是當(dāng)下中醫(yī)藥生物信息分析的熱點,這為中藥復(fù)方抗惡性腫瘤研究提供了新穎的科研方法和客觀的科學(xué)基礎(chǔ),但當(dāng)前研究的疾病較分散,探究治療胃癌的中藥復(fù)方或臨床卓有成效的經(jīng)驗方則少見報道。黃李冰雪等[20]基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究清熱化濕湯(藿香、厚樸、半夏、茯苓、杏仁、薏苡仁等)治療胃癌,發(fā)現(xiàn)藥物活性成分(澤瀉醇、小檗堿、山奈酚、木犀草素等)、靶點(JUN、TP53、AKT1、MAPK1等)可能是發(fā)揮作用的核心,TNF、VEGF通路可能是發(fā)揮作用涉及的代謝通路,中藥復(fù)方參與調(diào)節(jié)脂多糖介導(dǎo)的信號通路,凋亡負(fù)調(diào)控過程,細(xì)胞對血管內(nèi)皮生長因子刺激反應(yīng)、蛋白質(zhì)磷酸化、RNA調(diào)控等生物過程。鐘嬋等[21]基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究健脾養(yǎng)胃方(黃芪、黨參、白術(shù)、當(dāng)歸、白芍、半夏、陳皮等)治療胃癌,發(fā)現(xiàn)藥物活性成分(山奈酚、槲皮素、芍藥苷等)、靶點(JUN、TP53、HSP90AA1、NR3C等1)可能參與胃癌的調(diào)控,與NOD-Like、PI3KAkt、HIF-1、VEGF通路密切相關(guān),中藥復(fù)方參與胃癌的細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、MAPK激活、缺氧應(yīng)激、細(xì)胞凋亡、周期和衰老等生物過程。同時該課題組[22]基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究半夏瀉心湯(黃連、黃芩、干姜、半夏、人參、大棗、甘草)治療胃癌,發(fā)現(xiàn)其作用關(guān)鍵靶點可能為JUN、TP53、MAPK1、MAPK14等,涉及HIF-1、TNF-α信號通路等代謝通路,中藥復(fù)方參與RNA聚合酶II啟動子、缺氧誘導(dǎo)過程、藥物級聯(lián)反應(yīng)、細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的調(diào)控相關(guān)生物過程。該課題組發(fā)現(xiàn)中藥復(fù)方治療胃癌可能大多與JUN、TP53等靶點、HIF-1等通路,缺氧應(yīng)激等生物過程密切相關(guān)。余平等[23]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)研究六君子湯(人參、白術(shù)、茯苓、甘草、陳皮、半夏)治療胃癌,預(yù)測到人參中的山柰酚、半夏中的黃芩素、陳皮中的Nobiletin、炙甘草中的異甘草素等可能是發(fā)揮作用的核心化合物,TP53、JUN、AKT1、CASP3等可能與發(fā)揮作用的核心靶點相關(guān),涉及VEGF、p53等信號通路,中藥復(fù)方涉及信號傳導(dǎo)、細(xì)胞周期、血管生成、缺氧反應(yīng)等生物過程[32]。綜上,基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法可預(yù)測中藥復(fù)方發(fā)揮抗胃癌作用的潛在活性成分、靶點、代謝通路、涉及的生物學(xué)行為等,這為進一步探究中藥復(fù)方治療胃癌的作用機制提供科研方法,同時為中醫(yī)辨證論治提供科學(xué)基礎(chǔ)。
通過文獻(xiàn)回顧,可發(fā)現(xiàn)當(dāng)前利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)挖掘中藥復(fù)方治療胃癌的模式較相似,關(guān)鍵在于熟練運用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)分析平臺(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform,TCMSP)、中藥集成數(shù)據(jù)庫(Traditional Chinese Medicine Integrative Database,TCMID)、DrugBank、人類孟德爾遺傳數(shù) 據(jù) 庫(Online Mendelian Inheritance in Man,OMIM)、Genecard數(shù)據(jù)庫、STRING、戴維德數(shù)據(jù)庫(Database forAnnotation, Visualization and Integrated Discovery,DAVID)等進行數(shù)據(jù)篩選,運用Cytoscape、Excel、Omicshare等軟件進行數(shù)據(jù)處理。筆者將基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)挖掘治療胃癌的中藥復(fù)方的研究模式總結(jié)如下:
①建立成分?jǐn)?shù)據(jù)庫:藥物成分及靶點數(shù)據(jù)來源于TCMSP[24,25]、TCMID及知網(wǎng)等公共數(shù)據(jù)庫,根據(jù)OB≥30%和DL≥0.18篩選活性成分[26]。獲得官方基因名稱:將活性成分導(dǎo)入Uniprot數(shù)據(jù)庫中,校正為基因官方名稱。②建立疾病靶點數(shù)據(jù)庫:在Drugbank、Genecards、OMIM等數(shù)據(jù)庫中檢索胃癌相關(guān)靶點并進行整合,構(gòu)建疾病相關(guān)靶點數(shù)據(jù)庫。③映射靶點及構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò):將篩選后的藥物活性成分所對應(yīng)的靶點與胃癌相關(guān)靶點取交集,導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫[27]中建立蛋白質(zhì)相互作用(Protein-Protein interact,PPI)網(wǎng)絡(luò)圖。同時將PPI數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入Cytoscape軟件,根據(jù)節(jié)點度和介數(shù)中心性等拓?fù)鋵傩赃M行分析,優(yōu)化核心靶點。④溯源核心藥物活性成分:整合交集靶點對應(yīng)的化合物,利用Cytoscape軟件,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩?,篩選核心藥物活性成分。⑤進行基因本體論分析(Gene Ontology,GO)及京都基因與基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析:利用DAVID數(shù)據(jù)庫,輸入交集靶點,行GO分析,包括細(xì)胞組成、生物功能、分子過程等富集分析;對交集靶標(biāo)行KEGG通路富集分析[28]。利用R語言或Omicshare軟件將富集結(jié)果可視化。⑥整合核心化合物、交集靶點、通路等信息,利用Cytoscape軟件建立“多成分-多靶點-多通路-疾病”網(wǎng)絡(luò)調(diào)控圖,針對重要的節(jié)點進行文獻(xiàn)分析(見圖1)。
圖1 基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)挖掘治療胃癌的中藥復(fù)方的模式圖
通過文獻(xiàn)回顧,可發(fā)現(xiàn)利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)挖掘不同中藥復(fù)方治療胃癌的作用機制,一些靶點(JUN、TP53、MAKP家族等)、通路(PI3KAkt、HIF-α等信號通路)在研究結(jié)果中重復(fù)性較高。一方面治療胃癌的中藥可能具有較高的重復(fù)性(如黃芪、黨參、白術(shù)、茯苓、陳皮、半夏等),基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)預(yù)測的分子靶點、通路確與胃癌的發(fā)展關(guān)系密切,另一方面預(yù)測到的作用機制僅來自于各種數(shù)據(jù)庫的整合,可能存在一定的假陽性率,仍需依靠實驗研究來驗證其可信度。但當(dāng)前基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究結(jié)果的實驗驗證研究較少,對治療胃癌中藥復(fù)方的驗證性研究屈指可數(shù)。王恩宇等[29]基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探究“黃連—半夏”藥對治療胃癌的作用機制,發(fā)現(xiàn)黃連中的黃柏酮,半夏中的谷甾醇活性程度最高,F(xiàn)2、PTGS2、ESR1、DPP4、PRSS1是相關(guān)度排名前五位的靶點蛋白,通過KEGG分析得cGMP-PKG和Pathway in cancer是藥對關(guān)聯(lián)度最高的信號通路。為了驗證網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的分析結(jié)果,該課題組制備“黃連-半夏”水提醇沉物,通過CCK-8法、劃痕實驗證實該藥對能有效降低人胃癌細(xì)胞的活力和遷移能力,并隨機選擇與胃癌侵襲、遷移密切相關(guān)的Wnt/β-catenin信號通路驗證,結(jié)果顯示“黃連—半夏水提醇沉物可下調(diào)Wnt/β-catenin信號通路,抑制胃癌的發(fā)展。此研究不僅基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建“黃連—半夏”藥對治療胃癌“多成分—多靶點”的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控圖,并從細(xì)胞層面證明藥對的抗腫瘤活性,更從分子層面驗證藥對發(fā)揮作用的作用機制的可信度。
依托網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)挖掘中藥復(fù)方,建立“中藥-多成分-多靶點-多通路-疾病”的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控軸,給中藥復(fù)方治療胃癌的研究提供借鑒。但仍面臨著對以下挑戰(zhàn):①系統(tǒng)水平上的成果整合,必須是以成功的還原為前提。本技術(shù)的實現(xiàn)高度依靠數(shù)據(jù)庫及已有的研究成果,而當(dāng)前海量的胃癌組學(xué)資料由于算法不同無法被最優(yōu)的整合[30]。另外在中醫(yī)藥胃癌治療中常用的大分子物質(zhì)如炒稻芽、炒谷芽、重樓及蟲類藥等在各數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)較少。故應(yīng)加強中藥成分、中藥靶點、胃癌靶點數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)與更新。②中藥復(fù)方成分復(fù)雜,靶點譜廣泛,親和力不強,藥物質(zhì)量、煎煮方法及時間的不同,靶點可能存在種類與含量的變化,影響靶點發(fā)揮作用。這需將網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與中藥的吸收、分布、代謝、排泄等緊密聯(lián)系,對中藥復(fù)方進一步探索量的關(guān)系。③辨證論治是中醫(yī)治病的原則,證是其靈魂。目前基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對中醫(yī)藥的研究中,側(cè)重點偏向中藥復(fù)方,忽略了“法隨證立,方隨法出”中的證。構(gòu)建“證-方-多靶點-多通路-疾病”的網(wǎng)絡(luò),可進一步體現(xiàn)中醫(yī)辨證論治的特色。④由于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)的數(shù)據(jù)處理較復(fù)雜,當(dāng)前依托網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)挖掘治療胃癌的中藥,大多數(shù)為單味藥(如漏蘆[31]、吳茱萸[32]等)或藥對(如黨參—黃芪[33]、黃連—吳茱萸[33]、三棱—莪術(shù)[34]、半枝蓮—半邊蓮[35]等),但研究較復(fù)雜的中藥復(fù)方,尤其是臨床中確有成效經(jīng)驗方的報道十分罕見。在辨證論治的真實世界中,仍無法離開君臣佐使、七情等配伍原則,單味藥、藥對等組合或不能滿足胃癌患者的真實需求。④利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)挖掘治療胃癌中藥復(fù)方的研究模式已較成熟,單純依靠網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)預(yù)測中藥復(fù)方發(fā)揮作用的多重機制雖然可為中藥復(fù)方多途徑、多靶點的協(xié)同機制提供方法學(xué)借鑒,但挖掘結(jié)果僅來源于各數(shù)據(jù)庫的整合,科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性不只是數(shù)據(jù)分析,仍需細(xì)胞、動物實驗驗證其蛋白靶點、代謝通路的可信度,使得研究更具有完整性?;诰W(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)挖掘胃癌的中醫(yī)藥治療應(yīng)回歸臨床本身,所以中藥復(fù)方的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析及實驗驗證還需進一步探索。
胃癌的治療,從辨證論治到“辨靶論治”,是異曲同工的。中藥復(fù)方是辨證論治的最終結(jié)果,其協(xié)同作用機制難以明了,辨靶論治中不良反應(yīng)事件多發(fā)且臨床終點數(shù)據(jù)不容樂觀?;诰W(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)挖掘治療胃癌的中藥復(fù)方,從系統(tǒng)、整體、網(wǎng)絡(luò)的角度闡述中藥與機體的關(guān)系,更為其他惡性腫瘤的中醫(yī)藥研究提供借鑒?!岸喑煞?多靶點-多通路-疾病”的多向性有利于探索中藥復(fù)方科學(xué)性,指導(dǎo)新藥研發(fā),擴大適應(yīng)癥,傳承和創(chuàng)新中醫(yī)藥理論。然而,基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的中藥復(fù)方挖掘還有許多問題尚待解決,相信隨著網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)相關(guān)的多學(xué)科交叉發(fā)展,中藥復(fù)方的數(shù)據(jù)挖掘會向人們提供更嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的依據(jù)。