基于網絡藥理學挖掘治療胃癌中藥復方的研究進展

劉絲雨， 李東芳

1.湖南中醫藥大學研究生院，湖南 長沙 410208；2.湖南省腫瘤醫院中西結合科，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，近半數新發病例發生在亞洲東部[1，2]。據2019年發布的中國惡性腫瘤流行情況分析顯示，胃癌發病數居全部惡性腫瘤第二位，死亡數居第三位[3]。胃癌發病隱匿，約30%～40%患者發現時為Ⅳ期，錯失最佳手術時期，治療多以放化療、靶向治療、免疫治療、中醫藥治療等多學科團隊協作(Multiple Disciplinary Team，MDT）模式為主[4]。據文獻報道，中晚期胃癌接受聯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醫療，提高了胃癌的療效，但臨床終點數據未有較大突破[6]。中藥復方具有抑制腫瘤細胞增殖，誘導細胞凋亡，抑制腫瘤血管生成，抑制端粒酶活性，調節免疫等功能，可貫穿胃癌治療的全過程，且成本低廉、副作用小，能滿足大多數中國胃癌患者的需求，但由于中藥復方物質基礎復雜，多重作用機制難以全面闡明。本文從辨靶論治的精準醫療和辨證論治的中藥復方角度出發，分析兩者在治療胃癌上的優勢和瓶頸，利用網絡藥理學方法挖掘治療胃癌的中藥復方可對中西醫治療胃癌起到促進作用，可能在分子層面分析中藥復方辨證論治胃癌的作用機制，為中藥復方治療胃癌提供理論支撐，也為探索中藥復方治療其他惡性腫瘤提供借鑒。

1 胃癌與辨靶論治

靶向治療利用腫瘤細胞和正常細胞在分子水平上的差異，與腫瘤細胞特定靶點特異性結合，阻斷其傳導通路，以抑制腫瘤細胞的不良生物行為[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，抑制胃癌細胞增殖。一項ToGA的研究納入HER-2陽性胃癌患者，發現曲妥珠單抗聯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）等聯合化療的臨床研究主要終點均無統計學意義。阿帕替尼是我國自主研發的小分子血管內皮細胞生長因子受體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，與非小細胞肺癌、結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，但其臨床終點數據仍不理想。靶向治療與細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事件。

2 胃癌與辨證論治

辨證論治是中醫治病的基本原則，證是致病因素與人體相互作用的狀態，反應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下產生了“異病同治”和“同病異治”的法則。此法則首見于《黃帝內經》，在《傷寒雜病論》中得到進一步發揮，是后世醫家始終遵循的法則之一，并不斷為之充實。根據癥狀，胃癌可歸為中醫“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，情志失暢有關。病機為本虛標實，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，導致濕聚；榮養作用不足，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、瘀阻胃絡證、肝胃不和證、胃腸氣滯證及脾氣虛證，為胃癌術后不同證型的治法(溫中健脾、和胃化濕、化瘀解毒、疏肝理氣等）提供客觀的依據[10，11]。證是溝通中醫理、法、方、藥的橋梁，是個體化治療的標志。以“辨靶論治”為核心的精準醫療和以“辨證論治”為核心的中藥復方具有相似的精神實質，即同病異治[12]。

中藥復方是辨證論治的最終結果，是在以“人”為核心的整體觀下，根據病機，藥性，七情配伍、君臣佐使等配伍原則組成的方劑。中藥復方在胃癌細胞增殖、轉移等不良生物學行為中發揮抑制作用，可促進胃癌細胞凋亡；在放化療、靶向治療、免疫治療期間增效解毒，術后延緩腫瘤復發，提高生活質量等方面發揮作用，具有實用性、有效性。中藥復方對胃癌的防治具有特色，探索中醫藥治療胃癌意義重大。而辨證論治的個體化特征導致了中藥復方組合方式多樣，重復性差，繁雜的藥味具有“多成分，多靶點，多途徑”的特點，整體物質基礎及多重作用機制難以闡明，這使得中藥復方治療胃癌的現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，規范管理不良事件；就胃癌的中醫辨證論治而言，從系統、整體、網絡的角度闡述中藥復方與機體的關系或為新的研究方向，而如何探索復雜的中藥復方的多靶點、多層次的作用機制則是未來研究的新視角。

3 機遇與挑戰——網絡藥理學

2007年，李梢等[14]創新性地將中藥方劑研究著眼于生物網絡調控的構建。同年，Hopkins[15]在《Nature Biotechnology》中首次提出“網絡藥理學”，并認為此方法技術將開啟藥物研究的新紀元。網絡藥理學是基于網絡構建和分析技術為一體的，綜合系統生物學和多向藥理學等學科的新交叉學科，構建和整合“藥物活性成分-靶點-通路-疾病”網絡，分析藥物成分、靶點、通路在網絡中與特定節點的相互作用關系。與傳統藥理學遵循“一個藥物、一個基因、一種疾病”的模式不同，網絡藥理學更注重從生物的網絡平衡角度認識疾病，認為疾病的本質是網絡中的基因或產物等多個靶點存在功能失衡，而不單獨著重于碎片靶標[16-19]。網絡藥理學的整體性與傳統中醫的整體觀念，多靶點-多通路網絡與中醫辨證論治本質相似。

國務院《中醫藥創新發展規劃綱要(2006—2020年）》提倡充分運用數據挖掘等新一代信息技術，開展名老中醫的學術思想、臨床經驗及其辨證論治方法的總結分析。基于網絡藥理學技術探究治療胃癌的中藥復方，實現了從單靶標到網絡多靶標的轉變。構建“多成分-多靶點-多通路-疾病“的網絡，可能在分子、基因層面挖掘隱性的作用機制，揭開胃癌辨證論治的奧妙。網絡藥理學在中藥復方中的應用，構建起中西醫的橋梁，為研發新的靶向藥物等精準醫療提供科學思路。

3.1 基于網絡藥理學挖掘中藥復方治療胃癌的進展

基于網絡藥理學研究中藥復方治療惡性腫瘤的作用機制是當下中醫藥生物信息分析的熱點，這為中藥復方抗惡性腫瘤研究提供了新穎的科研方法和客觀的科學基礎，但當前研究的疾病較分散，探究治療胃癌的中藥復方或臨床卓有成效的經驗方則少見報道。黃李冰雪等[20]基于網絡藥理學研究清熱化濕湯(藿香、厚樸、半夏、茯苓、杏仁、薏苡仁等）治療胃癌，發現藥物活性成分(澤瀉醇、小檗堿、山奈酚、木犀草素等）、靶點(JUN、TP53、AKT1、MAPK1等）可能是發揮作用的核心，TNF、VEGF通路可能是發揮作用涉及的代謝通路，中藥復方參與調節脂多糖介導的信號通路，凋亡負調控過程，細胞對血管內皮生長因子刺激反應、蛋白質磷酸化、RNA調控等生物過程。鐘嬋等[21]基于網絡藥理學研究健脾養胃方(黃芪、黨參、白術、當歸、白芍、半夏、陳皮等）治療胃癌，發現藥物活性成分(山奈酚、槲皮素、芍藥苷等）、靶點(JUN、TP53、HSP90AA1、NR3C等1）可能參與胃癌的調控，與NOD-Like、PI3KAkt、HIF-1、VEGF通路密切相關，中藥復方參與胃癌的細胞轉錄、MAPK激活、缺氧應激、細胞凋亡、周期和衰老等生物過程。同時該課題組[22]基于網絡藥理學研究半夏瀉心湯(黃連、黃芩、干姜、半夏、人參、大棗、甘草）治療胃癌，發現其作用關鍵靶點可能為JUN、TP53、MAPK1、MAPK14等，涉及HIF-1、TNF-α信號通路等代謝通路，中藥復方參與RNA聚合酶II啟動子、缺氧誘導過程、藥物級聯反應、細胞轉錄的調控相關生物過程。該課題組發現中藥復方治療胃癌可能大多與JUN、TP53等靶點、HIF-1等通路，缺氧應激等生物過程密切相關。余平等[23]利用網絡藥理學技術研究六君子湯(人參、白術、茯苓、甘草、陳皮、半夏）治療胃癌，預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揮作用的核心化合物，TP53、JUN、AKT1、CASP3等可能與發揮作用的核心靶點相關，涉及VEGF、p53等信號通路，中藥復方涉及信號傳導、細胞周期、血管生成、缺氧反應等生物過程[32]。綜上，基于網絡藥理學方法可預測中藥復方發揮抗胃癌作用的潛在活性成分、靶點、代謝通路、涉及的生物學行為等，這為進一步探究中藥復方治療胃癌的作用機制提供科研方法，同時為中醫辨證論治提供科學基礎。

3.2 基于網絡藥理學挖掘中藥復方治療胃癌的基本模式

通過文獻回顧，可發現當前利用網絡藥理學挖掘中藥復方治療胃癌的模式較相似，關鍵在于熟練運用中藥系統藥理學數據分析平臺(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform，TCMSP）、中藥集成數據庫(Traditional Chinese Medicine Integrative Database，TCMID）、DrugBank、人類孟德爾遺傳數 據 庫(Online Mendelian Inheritance in Man，OMIM）、Genecard數據庫、STRING、戴維德數據庫(Database forAnnotation， Visualization and Integrated Discovery，DAVID）等進行數據篩選，運用Cytoscape、Excel、Omicshare等軟件進行數據處理。筆者將基于網絡藥理學挖掘治療胃癌的中藥復方的研究模式總結如下：

①建立成分數據庫：藥物成分及靶點數據來源于TCMSP[24，25]、TCMID及知網等公共數據庫，根據OB≥30%和DL≥0.18篩選活性成分[26]。獲得官方基因名稱：將活性成分導入Uniprot數據庫中，校正為基因官方名稱。②建立疾病靶點數據庫：在Drugbank、Genecards、OMIM等數據庫中檢索胃癌相關靶點并進行整合，構建疾病相關靶點數據庫。③映射靶點及構建蛋白質相互作用網絡：將篩選后的藥物活性成分所對應的靶點與胃癌相關靶點取交集，導入STRING數據庫[27]中建立蛋白質相互作用(Protein-Protein interact，PPI）網絡圖。同時將PPI數據信息導入Cytoscape軟件，根據節點度和介數中心性等拓撲屬性進行分析，優化核心靶點。④溯源核心藥物活性成分：整合交集靶點對應的化合物，利用Cytoscape軟件，根據網絡拓撲屬性，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數據庫，輸入交集靶點，行GO分析，包括細胞組成、生物功能、分子過程等富集分析；對交集靶標行KEGG通路富集分析[28]。利用R語言或Omicshare軟件將富集結果可視化。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”網絡調控圖，針對重要的節點進行文獻分析(見圖1）。

圖1 基于網絡藥理學挖掘治療胃癌的中藥復方的模式圖

3.3 基于網絡藥理學挖掘中藥復方治療胃癌的實驗驗證

通過文獻回顧，可發現利用網絡藥理學技術挖掘不同中藥復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）在研究結果中重復性較高。一方面治療胃癌的中藥可能具有較高的重復性(如黃芪、黨參、白術、茯苓、陳皮、半夏等），基于數據挖掘技術預測的分子靶點、通路確與胃癌的發展關系密切，另一方面預測到的作用機制僅來自于各種數據庫的整合，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。但當前基于網絡藥理學研究結果的實驗驗證研究較少，對治療胃癌中藥復方的驗證性研究屈指可數。王恩宇等[29]基于網絡藥理學探究“黃連—半夏”藥對治療胃癌的作用機制，發現黃連中的黃柏酮，半夏中的谷甾醇活性程度最高，F2、PTGS2、ESR1、DPP4、PRSS1是相關度排名前五位的靶點蛋白，通過KEGG分析得cGMP-PKG和Pathway in cancer是藥對關聯度最高的信號通路。為了驗證網絡藥理學的分析結果，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、遷移密切相關的Wnt/β-catenin信號通路驗證，結果顯示“黃連—半夏水提醇沉物可下調Wnt/β-catenin信號通路，抑制胃癌的發展。此研究不僅基于數據挖掘技術構建“黃連—半夏”藥對治療胃癌“多成分—多靶點”的網絡調控圖，并從細胞層面證明藥對的抗腫瘤活性，更從分子層面驗證藥對發揮作用的作用機制的可信度。

3.4 基于網絡藥理學挖掘治療胃癌的中藥復方的挑戰

依托網絡藥理學技術挖掘中藥復方，建立“中藥-多成分-多靶點-多通路-疾病”的網絡調控軸，給中藥復方治療胃癌的研究提供借鑒。但仍面臨著對以下挑戰：①系統水平上的成果整合，必須是以成功的還原為前提。本技術的實現高度依靠數據庫及已有的研究成果，而當前海量的胃癌組學資料由于算法不同無法被最優的整合[30]。另外在中醫藥胃癌治療中常用的大分子物質如炒稻芽、炒谷芽、重樓及蟲類藥等在各數據庫中數據較少。故應加強中藥成分、中藥靶點、胃癌靶點數據庫的標準化建設與更新。②中藥復方成分復雜，靶點譜廣泛，親和力不強，藥物質量、煎煮方法及時間的不同，靶點可能存在種類與含量的變化，影響靶點發揮作用。這需將網絡藥理學與中藥的吸收、分布、代謝、排泄等緊密聯系，對中藥復方進一步探索量的關系。③辨證論治是中醫治病的原則，證是其靈魂。目前基于網絡藥理學對中醫藥的研究中，側重點偏向中藥復方，忽略了“法隨證立，方隨法出”中的證。構建“證-方-多靶點-多通路-疾病”的網絡，可進一步體現中醫辨證論治的特色。④由于網絡藥理學技術的數據處理較復雜，當前依托網絡藥理學技術挖掘治療胃癌的中藥，大多數為單味藥(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[34]、半枝蓮—半邊蓮[35]等），但研究較復雜的中藥復方，尤其是臨床中確有成效經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利用網絡藥理學技術挖掘治療胃癌中藥復方的研究模式已較成熟，單純依靠網絡藥理學技術預測中藥復方發揮作用的多重機制雖然可為中藥復方多途徑、多靶點的協同機制提供方法學借鑒，但挖掘結果僅來源于各數據庫的整合，科學的嚴謹性不只是數據分析，仍需細胞、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。基于網絡藥理學挖掘胃癌的中醫藥治療應回歸臨床本身，所以中藥復方的網絡藥理學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。中藥復方是辨證論治的最終結果，其協同作用機制難以明了，辨靶論治中不良反應事件多發且臨床終點數據不容樂觀。基于網絡藥理學挖掘治療胃癌的中藥復方，從系統、整體、網絡的角度闡述中藥與機體的關系，更為其他惡性腫瘤的中醫藥研究提供借鑒。“多成分-多靶點-多通路-疾病”的多向性有利于探索中藥復方科學性，指導新藥研發，擴大適應癥，傳承和創新中醫藥理論。然而，基于網絡藥理學的中藥復方挖掘還有許多問題尚待解決，相信隨著網絡藥理學相關的多學科交叉發展，中藥復方的數據挖掘會向人們提供更嚴謹、科學的依據。