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當前大家對中藥的探討如火如荼，關于中藥在臨床的研究也在不斷深入。那么，如何利用已有的數據評估中藥的療效呢？生信分析無疑是個非常不錯的途徑，小編為大家整理了相關的研究思路。大體上可以分為這幾個部分：
第一部分，篩選中藥的活性成分及其靶基因；
第二部分，篩選差異基因進行富集分析；
第三部分，構建互作網絡；
第四部分，通過分子對接驗證活性；
如果繼續用常規思路來進行中藥臨床研究，勢必很難發高分文章。今天小編就助大家一臂之力，挑選了一篇在中藥分析方面與眾不同的文章。這篇文章與上述思路不同的點是結合了實驗驗證部分，包括細胞層面和模式動物，更加全面的分析了中藥對骨質疏松的治療作用。
文章是利用生物信息學的方法分析了復方貞術調脂膠囊（FTZ）對破骨細胞分化的抑制作用，破骨細胞分化是骨質疏松癥的一個重要治療靶點。7月份發表在Aging，影響因子5.95。
下面我們來具體看一下文章的分析思路
一、復方貞術調脂膠囊（FTZ）目標預測與分析
采用UPLC/ Q-TOF-MS對口服FTZ后的有效成分進行鑒定，篩選到26種活性成分。分析目標基因得到593個活性成分作用的目標基因。在這些活性成分中，原兒茶酸（PCA）的擁有最多的目標基因（142個）。
圖1 活性成分與目標基因互作網絡
二、破骨細胞生成相關的差異基因表達篩選
文章從不同的數據集中篩選到1733個特異表達的差異基因，并用Robust rank aggregation (RRA) 進一步分析，得到52個差異表達基因，其中25個在破骨細胞生成過程中起到上調作用，27個起到下調的作用。對前50個差異表達基因進行分析，發現破骨標志物基因如Mmp9和Acp5在這三分數據集中顯著增加，以此證明作者的分析是準確可靠的。
作者還對這52個差異表達基因進行了富集分析，生物過程主要富集在炎癥反應的調節、髓細胞分化、破骨細胞分化、骨吸收和細胞鈣離子穩態，富集到的相關通路有TNF-α信號通路和破骨細胞分化。
圖2 前50個差異表達基因的熱圖
三、構建PPI網絡
這部分作者對593個活性成分作用的目標基因和篩選到的1733個特異表達的差異基因進行比對，得到FTZ和破骨細胞相關基因之間77個共同作用靶點，這些共同靶點可能是FTZ抑制破骨細胞形成的基因。對這些基因進行互作網絡分析，Il6、IL10、Mmp9、Ptgs2和Il1β可能在該網絡中發揮關鍵作用。
圖3 抑制破骨細胞分化的77個候選靶基因的PPI網絡
四、候選靶基因富集通路分析
進一步對77個候選靶基因的生物功能進行研究。在富集到的生物過程中，炎癥反應的調節和氧化應激反應均被證實為與破骨細胞形成相關的關鍵過程。此外，調節破骨細胞分化、髓細胞穩態和髓細胞分化在總的生物過程富集中被識別到。
接下來，通過KEGG富集研究復方貞術調脂膠囊（FTZ）在通路水平上對破骨細胞形成的調控機制。結果顯示，77個靶點富集于93個信號通路。破骨細胞形成相關的TNF-α信號通路(hsa04668)是最重要的25個信號通路之一。
圖4 FTZ藥理靶標基因與破骨細胞相關的77個共基因的富集
五、活性成分與目標基因互相作用的驗證
前面的結果確認了TNF-α通路在破骨細胞形成中起關鍵作用，可能是復方貞術調脂膠囊（FTZ）抑制破骨細胞形成的潛在治療機制。因此，作者進一步研究了27個FTZ成分與6個TNF-α通路富集基因的聯合活性，包括Ptgs2、Pik3cb、Mmp9、Il1β、Il6和Fos。結果表明FTZ活性成分與TNF-α通路富集基因有良好的結合活性。值得注意的是，人參皂苷F1、Rb1、Rd與Mmp9、IL1β、IL6具有較高的親和能力，提示這些成分可能在FTZ的治療作用中發揮重要作用。這些對接結果在一定程度上證實了文章在網絡藥理學分析方面的可靠性。
圖5 TNF通路相關的活性成分和富集基因的對接模型
圖6 5種對接模式
六、復方貞術調脂膠囊（FTZ）對體外破骨細胞生成的抑制作用
為了研究FTZ對破骨細胞分化的影響，文章用RANKL誘導BMMs，并加入含有FTZ的血清進行處理。8天后RANKL誘導，TRAP染色，顯微鏡下觀察，BMM細胞在RANKL刺激下分化為成熟的破骨細胞（圖7A）。然而這種分化可被FTZ血清顯著抑制（圖7B 7C）。MTS檢測結果顯示，FTZ血清對BMMs無細胞毒性作用（圖7 G）。BMMS在RANKL和M-CSF誘導下分化為成熟破骨細胞具有較強的骨吸收能力。在FTZ血清的干預下，骨吸收活性顯著減弱(圖7D-7F)。RT-qPCR進一步證實FTZ在基因表達水平上對破骨細胞形成的抑制作用，Mmp9、Trap、活化T細胞核因子表達水平明顯升高。
圖7 FTZ抑制破骨細胞功能及破骨特異性基因表達
七、復方貞術調脂膠囊（FTZ）減輕卵巢切除誘導的體內骨丟失
為了進一步評價FTZ對體內破骨細胞形成的治療作用，文章建立了卵巢切除術（OVX）小鼠模型。治療12周后處死小鼠，用Micro-CT和ELISA進一步分析小鼠左股骨和血清。FTZ組小鼠血清E2水平較OVX組顯著升高。此外，FTZ可逆轉OVX誘導的血清TRAP、TNF-α、IL-6水平升高。
重建的3D圖像證實，OVX小鼠發生了顯著的骨丟失，這種現象可通過接受FTZ治療得到抑制。
圖8 FTZ治療可改善卵巢切除（OVX）誘導的體內骨丟失
文章篩選復方貞術調脂膠囊（FTZ）活性成分和其作用的靶基因，構建蛋白互作網絡并進行富集分析，進一步通過實驗驗證復方貞術調脂膠囊（FTZ）治療的骨質疏松的作用機制。亮點是結合了生物信息學分析和實驗驗證進行全面分析。在中藥與疾病的作用關系方面提供了一個新的思路，對于研究中藥的小伙伴來說有著非常不錯的借鑒意義。
