基于网络药理学挖掘治疗胃癌中药复方的研究进展

刘丝雨， 李东芳

1.湖南中医药大学研究生院，湖南 长沙 410208；2.湖南省肿瘤医院中西结合科，湖南 长沙 410013

胃癌起源于胃黏膜上皮组织，是全球最常见的恶性肿瘤之一，近半数新发病例发生在亚洲东部[1，2]。据2019年发布的中国恶性肿瘤流行情况分析显示，胃癌发病数居全部恶性肿瘤第二位，死亡数居第三位[3]。胃癌发病隐匿，约30%～40%患者发现时为Ⅳ期，错失最佳手术时期，治疗多以放化疗、靶向治疗、免疫治疗、中医药治疗等多学科团队协作(Multiple Disciplinary Team，MDT）模式为主[4]。据文献报道，中晚期胃癌接受联合化疗后的中位总生存期(median Overall Survival，mOS）仅为7.6至11.6个月[5]。近年来聚焦靶点的精准医疗，提高了胃癌的疗效，但临床终点数据未有较大突破[6]。中药复方具有抑制肿瘤细胞增殖，诱导细胞凋亡，抑制肿瘤血管生成，抑制端粒酶活性，调节免疫等功能，可贯穿胃癌治疗的全过程，且成本低廉、副作用小，能满足大多数中国胃癌患者的需求，但由于中药复方物质基础复杂，多重作用机制难以全面阐明。本文从辨靶论治的精准医疗和辨证论治的中药复方角度出发，分析两者在治疗胃癌上的优势和瓶颈，利用网络药理学方法挖掘治疗胃癌的中药复方可对中西医治疗胃癌起到促进作用，可能在分子层面分析中药复方辨证论治胃癌的作用机制，为中药复方治疗胃癌提供理论支撑，也为探索中药复方治疗其他恶性肿瘤提供借鉴。

1 胃癌与辨靶论治

靶向治疗利用肿瘤细胞和正常细胞在分子水平上的差异，与肿瘤细胞特定靶点特异性结合，阻断其传导通路，以抑制肿瘤细胞的不良生物行为[7]。曲妥珠单抗是表皮生长因子受体-2(Human Epithelial Growth factor receptor-2，HER-2）的单克隆抗体，阻止人体表皮生长因子在HER-2蛋白上激活，抑制胃癌细胞增殖。一项ToGA的研究纳入HER-2阳性胃癌患者，发现曲妥珠单抗联合化疗对比单纯化疗可提高mOS(13.8个月VS 11.1个月）[8]。因此曲妥珠单抗联合化疗成为HER-2阳性胃癌患者一线治疗方案[9]。但余抗HER-2靶向药物如帕妥珠单抗，拉帕替尼、恩美曲妥珠单抗(Trastuzumab Emtansine，T-DM1）等联合化疗的临床研究主要终点均无统计学意义。阿帕替尼是我国自主研发的小分子血管内皮细胞生长因子受体2(Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2，VEGFR-2）抑制剂，在胃癌二线治疗失败后可延长mOS至6.5个月。其他VEGFR位点抑制剂或其他靶点如聚腺苷二磷酸核糖聚合酶((poly ADP-ribose polymerase，PARP）、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian Target Of Rapamycin，mTOR）、蛋白激酶B(Protein Kinase B，PKB）等抑制剂在胃癌中获益均不明显。总体来说，与非小细胞肺癌、结肠癌的靶向治疗相比，以“辨靶论治”为核心的胃癌靶向治疗进展十分有限。我国目前仅曲妥珠单抗和阿帕替尼获批，但其临床终点数据仍不理想。靶向治疗与细胞毒性化疗药物相比虽毒性较低，但存在心脏损害、肝肾损害、皮肤毒性出血等不良反应事件。

2 胃癌与辨证论治

辨证论治是中医治病的基本原则，证是致病因素与人体相互作用的状态，反应了人体疾病某一阶段的病因、病位、病性、病势等，在辨证论治的原则指导下产生了“异病同治”和“同病异治”的法则。此法则首见于《黄帝内经》，在《伤寒杂病论》中得到进一步发挥，是后世医家始终遵循的法则之一，并不断为之充实。根据症状，胃癌可归为中医“胃脘痛”、“反胃”、“噎膈”、“伏梁”等。其病因可能与先天禀赋不足，后天饮食不节，情志失畅有关。病机为本虚标实，以脾胃亏损为虚，以湿、毒、瘀为实。脾胃气血亏虚，推动气化无力，导致湿聚；荣养作用不足，且病程较长，久病必瘀。湿聚瘀积日久化毒，甚则化热伤阴。邪气所凑，其气必虚，加重脾胃亏虚。李东芳利用聚类分析法归纳胃癌术后证型分布，得出最常见证型为脾胃虚寒证、脾虚湿毒证、胃阴亏虚证、瘀阻胃络证、肝胃不和证、胃肠气滞证及脾气虚证，为胃癌术后不同证型的治法(温中健脾、和胃化湿、化瘀解毒、疏肝理气等）提供客观的依据[10，11]。证是沟通中医理、法、方、药的桥梁，是个体化治疗的标志。以“辨靶论治”为核心的精准医疗和以“辨证论治”为核心的中药复方具有相似的精神实质，即同病异治[12]。

中药复方是辨证论治的最终结果，是在以“人”为核心的整体观下，根据病机，药性，七情配伍、君臣佐使等配伍原则组成的方剂。中药复方在胃癌细胞增殖、转移等不良生物学行为中发挥抑制作用，可促进胃癌细胞凋亡；在放化疗、靶向治疗、免疫治疗期间增效解毒，术后延缓肿瘤复发，提高生活质量等方面发挥作用，具有实用性、有效性。中药复方对胃癌的防治具有特色，探索中医药治疗胃癌意义重大。而辨证论治的个体化特征导致了中药复方组合方式多样，重复性差，繁杂的药味具有“多成分，多靶点，多途径”的特点，整体物质基础及多重作用机制难以阐明，这使得中药复方治疗胃癌的现代化进程走向瓶颈期[13]。

综上所述，就胃癌的“辨靶论治”而言，亟待寻找新的治疗靶点、将靶点多元化，规范管理不良事件；就胃癌的中医辨证论治而言，从系统、整体、网络的角度阐述中药复方与机体的关系或为新的研究方向，而如何探索复杂的中药复方的多靶点、多层次的作用机制则是未来研究的新视角。

3 机遇与挑战——网络药理学

2007年，李梢等[14]创新性地将中药方剂研究着眼于生物网络调控的构建。同年，Hopkins[15]在《Nature Biotechnology》中首次提出“网络药理学”，并认为此方法技术将开启药物研究的新纪元。网络药理学是基于网络构建和分析技术为一体的，综合系统生物学和多向药理学等学科的新交叉学科，构建和整合“药物活性成分-靶点-通路-疾病”网络，分析药物成分、靶点、通路在网络中与特定节点的相互作用关系。与传统药理学遵循“一个药物、一个基因、一种疾病”的模式不同，网络药理学更注重从生物的网络平衡角度认识疾病，认为疾病的本质是网络中的基因或产物等多个靶点存在功能失衡，而不单独着重于碎片靶标[16-19]。网络药理学的整体性与传统中医的整体观念，多靶点-多通路网络与中医辨证论治本质相似。

国务院《中医药创新发展规划纲要(2006—2020年）》提倡充分运用数据挖掘等新一代信息技术，开展名老中医的学术思想、临床经验及其辨证论治方法的总结分析。基于网络药理学技术探究治疗胃癌的中药复方，实现了从单靶标到网络多靶标的转变。构建“多成分-多靶点-多通路-疾病“的网络，可能在分子、基因层面挖掘隐性的作用机制，揭开胃癌辨证论治的奥妙。网络药理学在中药复方中的应用，构建起中西医的桥梁，为研发新的靶向药物等精准医疗提供科学思路。

3.1 基于网络药理学挖掘中药复方治疗胃癌的进展

基于网络药理学研究中药复方治疗恶性肿瘤的作用机制是当下中医药生物信息分析的热点，这为中药复方抗恶性肿瘤研究提供了新颖的科研方法和客观的科学基础，但当前研究的疾病较分散，探究治疗胃癌的中药复方或临床卓有成效的经验方则少见报道。黄李冰雪等[20]基于网络药理学研究清热化湿汤(藿香、厚朴、半夏、茯苓、杏仁、薏苡仁等）治疗胃癌，发现药物活性成分(泽泻醇、小檗碱、山奈酚、木犀草素等）、靶点(JUN、TP53、AKT1、MAPK1等）可能是发挥作用的核心，TNF、VEGF通路可能是发挥作用涉及的代谢通路，中药复方参与调节脂多糖介导的信号通路，凋亡负调控过程，细胞对血管内皮生长因子刺激反应、蛋白质磷酸化、RNA调控等生物过程。钟婵等[21]基于网络药理学研究健脾养胃方(黄芪、党参、白术、当归、白芍、半夏、陈皮等）治疗胃癌，发现药物活性成分(山奈酚、槲皮素、芍药苷等）、靶点(JUN、TP53、HSP90AA1、NR3C等1）可能参与胃癌的调控，与NOD-Like、PI3KAkt、HIF-1、VEGF通路密切相关，中药复方参与胃癌的细胞转录、MAPK激活、缺氧应激、细胞凋亡、周期和衰老等生物过程。同时该课题组[22]基于网络药理学研究半夏泻心汤(黄连、黄芩、干姜、半夏、人参、大枣、甘草）治疗胃癌，发现其作用关键靶点可能为JUN、TP53、MAPK1、MAPK14等，涉及HIF-1、TNF-α信号通路等代谢通路，中药复方参与RNA聚合酶II启动子、缺氧诱导过程、药物级联反应、细胞转录的调控相关生物过程。该课题组发现中药复方治疗胃癌可能大多与JUN、TP53等靶点、HIF-1等通路，缺氧应激等生物过程密切相关。余平等[23]利用网络药理学技术研究六君子汤(人参、白术、茯苓、甘草、陈皮、半夏）治疗胃癌，预测到人参中的山柰酚、半夏中的黄芩素、陈皮中的Nobiletin、炙甘草中的异甘草素等可能是发挥作用的核心化合物，TP53、JUN、AKT1、CASP3等可能与发挥作用的核心靶点相关，涉及VEGF、p53等信号通路，中药复方涉及信号传导、细胞周期、血管生成、缺氧反应等生物过程[32]。综上，基于网络药理学方法可预测中药复方发挥抗胃癌作用的潜在活性成分、靶点、代谢通路、涉及的生物学行为等，这为进一步探究中药复方治疗胃癌的作用机制提供科研方法，同时为中医辨证论治提供科学基础。

3.2 基于网络药理学挖掘中药复方治疗胃癌的基本模式

通过文献回顾，可发现当前利用网络药理学挖掘中药复方治疗胃癌的模式较相似，关键在于熟练运用中药系统药理学数据分析平台(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform，TCMSP）、中药集成数据库(Traditional Chinese Medicine Integrative Database，TCMID）、DrugBank、人类孟德尔遗传数 据 库(Online Mendelian Inheritance in Man，OMIM）、Genecard数据库、STRING、戴维德数据库(Database forAnnotation， Visualization and Integrated Discovery，DAVID）等进行数据筛选，运用Cytoscape、Excel、Omicshare等软件进行数据处理。笔者将基于网络药理学挖掘治疗胃癌的中药复方的研究模式总结如下：

①建立成分数据库：药物成分及靶点数据来源于TCMSP[24，25]、TCMID及知网等公共数据库，根据OB≥30%和DL≥0.18筛选活性成分[26]。获得官方基因名称：将活性成分导入Uniprot数据库中，校正为基因官方名称。②建立疾病靶点数据库：在Drugbank、Genecards、OMIM等数据库中检索胃癌相关靶点并进行整合，构建疾病相关靶点数据库。③映射靶点及构建蛋白质相互作用网络：将筛选后的药物活性成分所对应的靶点与胃癌相关靶点取交集，导入STRING数据库[27]中建立蛋白质相互作用(Protein-Protein interact，PPI）网络图。同时将PPI数据信息导入Cytoscape软件，根据节点度和介数中心性等拓扑属性进行分析，优化核心靶点。④溯源核心药物活性成分：整合交集靶点对应的化合物，利用Cytoscape软件，根据网络拓扑属性，筛选核心药物活性成分。⑤进行基因本体论分析(Gene Ontology，GO）及京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）分析：利用DAVID数据库，输入交集靶点，行GO分析，包括细胞组成、生物功能、分子过程等富集分析；对交集靶标行KEGG通路富集分析[28]。利用R语言或Omicshare软件将富集结果可视化。⑥整合核心化合物、交集靶点、通路等信息，利用Cytoscape软件建立“多成分-多靶点-多通路-疾病”网络调控图，针对重要的节点进行文献分析(见图1）。

图1 基于网络药理学挖掘治疗胃癌的中药复方的模式图

3.3 基于网络药理学挖掘中药复方治疗胃癌的实验验证

通过文献回顾，可发现利用网络药理学技术挖掘不同中药复方治疗胃癌的作用机制，一些靶点(JUN、TP53、MAKP家族等）、通路(PI3KAkt、HIF-α等信号通路）在研究结果中重复性较高。一方面治疗胃癌的中药可能具有较高的重复性(如黄芪、党参、白术、茯苓、陈皮、半夏等），基于数据挖掘技术预测的分子靶点、通路确与胃癌的发展关系密切，另一方面预测到的作用机制仅来自于各种数据库的整合，可能存在一定的假阳性率，仍需依靠实验研究来验证其可信度。但当前基于网络药理学研究结果的实验验证研究较少，对治疗胃癌中药复方的验证性研究屈指可数。王恩宇等[29]基于网络药理学探究“黄连—半夏”药对治疗胃癌的作用机制，发现黄连中的黄柏酮，半夏中的谷甾醇活性程度最高，F2、PTGS2、ESR1、DPP4、PRSS1是相关度排名前五位的靶点蛋白，通过KEGG分析得cGMP-PKG和Pathway in cancer是药对关联度最高的信号通路。为了验证网络药理学的分析结果，该课题组制备“黄连-半夏”水提醇沉物，通过CCK-8法、划痕实验证实该药对能有效降低人胃癌细胞的活力和迁移能力，并随机选择与胃癌侵袭、迁移密切相关的Wnt/β-catenin信号通路验证，结果显示“黄连—半夏水提醇沉物可下调Wnt/β-catenin信号通路，抑制胃癌的发展。此研究不仅基于数据挖掘技术构建“黄连—半夏”药对治疗胃癌“多成分—多靶点”的网络调控图，并从细胞层面证明药对的抗肿瘤活性，更从分子层面验证药对发挥作用的作用机制的可信度。

3.4 基于网络药理学挖掘治疗胃癌的中药复方的挑战

依托网络药理学技术挖掘中药复方，建立“中药-多成分-多靶点-多通路-疾病”的网络调控轴，给中药复方治疗胃癌的研究提供借鉴。但仍面临着对以下挑战：①系统水平上的成果整合，必须是以成功的还原为前提。本技术的实现高度依靠数据库及已有的研究成果，而当前海量的胃癌组学资料由于算法不同无法被最优的整合[30]。另外在中医药胃癌治疗中常用的大分子物质如炒稻芽、炒谷芽、重楼及虫类药等在各数据库中数据较少。故应加强中药成分、中药靶点、胃癌靶点数据库的标准化建设与更新。②中药复方成分复杂，靶点谱广泛，亲和力不强，药物质量、煎煮方法及时间的不同，靶点可能存在种类与含量的变化，影响靶点发挥作用。这需将网络药理学与中药的吸收、分布、代谢、排泄等紧密联系，对中药复方进一步探索量的关系。③辨证论治是中医治病的原则，证是其灵魂。目前基于网络药理学对中医药的研究中，侧重点偏向中药复方，忽略了“法随证立，方随法出”中的证。构建“证-方-多靶点-多通路-疾病”的网络，可进一步体现中医辨证论治的特色。④由于网络药理学技术的数据处理较复杂，当前依托网络药理学技术挖掘治疗胃癌的中药，大多数为单味药(如漏芦[31]、吴茱萸[32]等）或药对(如党参—黄芪[33]、黄连—吴茱萸[33]、三棱—莪术[34]、半枝莲—半边莲[35]等），但研究较复杂的中药复方，尤其是临床中确有成效经验方的报道十分罕见。在辨证论治的真实世界中，仍无法离开君臣佐使、七情等配伍原则，单味药、药对等组合或不能满足胃癌患者的真实需求。④利用网络药理学技术挖掘治疗胃癌中药复方的研究模式已较成熟，单纯依靠网络药理学技术预测中药复方发挥作用的多重机制虽然可为中药复方多途径、多靶点的协同机制提供方法学借鉴，但挖掘结果仅来源于各数据库的整合，科学的严谨性不只是数据分析，仍需细胞、动物实验验证其蛋白靶点、代谢通路的可信度，使得研究更具有完整性。基于网络药理学挖掘胃癌的中医药治疗应回归临床本身，所以中药复方的网络药理学分析及实验验证还需进一步探索。

胃癌的治疗，从辨证论治到“辨靶论治”，是异曲同工的。中药复方是辨证论治的最终结果，其协同作用机制难以明了，辨靶论治中不良反应事件多发且临床终点数据不容乐观。基于网络药理学挖掘治疗胃癌的中药复方，从系统、整体、网络的角度阐述中药与机体的关系，更为其他恶性肿瘤的中医药研究提供借鉴。“多成分-多靶点-多通路-疾病”的多向性有利于探索中药复方科学性，指导新药研发，扩大适应症，传承和创新中医药理论。然而，基于网络药理学的中药复方挖掘还有许多问题尚待解决，相信随着网络药理学相关的多学科交叉发展，中药复方的数据挖掘会向人们提供更严谨、科学的依据。