中医药的热度连孟德尔随机化都要蹭一下!MR+网药+分子对接的创新组合,带你走向临床快速发文捷径!

学术   2024-10-02 19:00   安徽  
假期结束,小云继续搬砖。目前,中医药的热度小云已经无需多言了,咱们做生信的要想蹭中医药的热度,除了网络药理学,还有别的可能吗?答案是当然有!今天小云带来的这篇文章将孟德尔随机化与网络药理学巧妙结合,强强联合实现双赢!我猜你们一定很想知道怎么做的,一起瞧瞧吧!
1. 这篇首次将孟德尔随机化结合网络药理学和分子对接验证等方法,系统全面地探究人参养容汤(RSYRD)治疗继发性萎靡和疲劳(SMF)的潜在成分、靶点及作用机制,为揭示中药配方与疾病的因果关系提供了新的途径和科学依据。
2. 作者通过网络构建和拓扑网络分析,从生物学角度系统的阐释了中药配方的作用机制;同时确定了与SMF显著相关的潜在蛋白靶点,为开发更有效的SMF治疗方法提供了新方向。想要发表相关SCI的小伙伴们可以学习借鉴一下本文的研究思路哦~ps:中医药和孟德尔随机化目前都是发文红利期,想要发表文章不知道怎么创新,找不到好方法的可以随时联系小云哦!

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题目:基于网络药理学和孟德尔随机化研究人参养容汤治疗继发性萎靡和疲劳情况
杂志:Frontiers in Nutrition    
影响因子:IF=4.4
发表时间:2024年6月
研究背景
疲劳分为生理、继发性和慢性等类型,继发性萎靡和疲劳(SMF)由疾病相关症状或治疗引发。目前治疗主要针对潜在疾病,尚无针对SMF的有效药物,且运动、心理等疗法效果有限。中医将SMF归类为“虚劳病”,人参养容汤(RSYRD)在治疗贫血、疲劳等方面有一定疗效,但其中草药成分复杂,作用机制难以明确,限制了其临床应用。因此,亟需开发新的策略来预防和治疗SMF,研究RSYRD的作用机制具有重要意义。目前,该领域研究现状尚不完善,缺乏深入的机制探讨和有效的治疗靶点。
数据来源
数据来源
具体描述
TCMSP和BATMAN - TCM数据库
收集RSYRD的活性成分及其相关靶点
eQTLGen consortium
提供cis - expression quantitative trait loci数据和等位基因频率统计,eQTLs分析限制在距离可药用基因端点100千碱基(kb)范围内的SNPs
MRC - IEU Consortium
获取关于SMF的GWAS汇总数据,包括1,245名SMF患者和461,765名对照的基因型数据
UniProt数据库
用于标准化所有靶点名称
STRING数据库
构建蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPI)网络        
Drug Signatures Database
预测潜在的治疗靶点药物
Enrichr平台
分析和可视化数据
PubChem数据库
获取物质的2D结构
Protein Database(PDB)
获取关键靶点的3D结构
GEO数据库
搜索基因表达变化,以获得潜在关键靶点的临床意义,如使用GEO数据集GSE12385验证关键基因
研究思路
主要结果
1.SMF的候选药物靶点基因
以与SMF相关的蛋白质为对象,使用eQTLGen consortium和MRC-IEU Consortium提供的数据,对1450种具有可访问索引eQTL信号的蛋白质与SMF风险的MR相关性进行研究,经过质量控制和FDR调整确定了37个候选药物靶点基因与SMF风险具有最强的MR证据(图1),其中NOS3、GAA、IMPA1、P4HTM、RB1和SLC16A1达到FDR < 0.05(图2A),且遗传预测表明IMPA1、P4HTM和NOS3水平升高与SMF风险增加相关,GAA、RB1和SLC16A1水平降低与SMF风险增加相关(图2B)。    
图1 孟德尔随机分析的曼哈顿图
图2 RSYRD治疗SMF的目标基因
2.中药-有效成分-靶基因网络构建和拓扑网络分析
在系统层面上,使用Cytoscape 3.9.1建立了有135个节点和282条边的中药-有效成分-靶基因网络(图3),以更好地了解12种药材、86种成分和37个交叉靶基因之间的相互作用。为了评估节点度值,使用了Cytoscape的内置网络分析器(NetworkAnalyzer)确定了一些活性成分和靶点的关联,如黄芪和人参是主要有效成分,某些活性成分与多个靶点相关(图4)。    
图3 中药-有效成分-靶基因网络包括12种中药、86种有效成分和37个靶基因    
图4 中药-有效成分-靶基因网络包括12种中药、32种有效成分和6个靶基因
3.GO和KEGG通路富集分析
使用“clusterProfiler”和“Pathview”软件包,以通过孟德尔随机化确定的SMF的潜在治疗靶基因为对象对这些基因进行GO和KEGG通路富集分析。结果显示BP类别中最显著的通路与心脏收缩力调节、寡糖代谢过程等相关;CC类别中,药物靶基因富集于内质网相关组件;MF类别中,这些基因参与与能量代谢密切相关的功能(图5A)。KEGG通路分析表明与胰岛素抵抗、精氨酸生物合成等相关,且NOS3、GAA、IMPA1、P4HTM、RB1和SLC16A1与相关代谢通路有关(图5B)。    
图5 GO和KEGG通路富集
4.通过分子对接验证 RSYRD 成分与核心靶标之间的关系
使用PyMOL和AutoDock软件,以RSYRD的活性成分与核心靶点(NOS3、GAA、RB1和SLC16A1)为对象进行分子对接模拟,计算结合能量并可视化对接结果。结果显示核心靶点蛋白与有效化学成分的结合能量低于-5 kcal/mol,结合活性稳定(图6),RSYRD的代表性化合物可能与核心SMF靶点结合良好,在SMF治疗中发挥重要作用。    
图6 靶基因结合 RSYRD 活性成分的对接分数热图
5.关键靶点的DEGs和临床特征鉴定
为了评估组内数据的重复性,进行了主成分分析(PCA),结果显示GSE12385中数据的重复性良好(图7A)。随后,以参加24周体育锻炼的久坐中年男性为研究对象,调查了体育锻炼诱导的外周血单核细胞(PBMC)基因表达变化,并评估了血液采样中6个关键靶基因的表达变化。分析数据后,运动前和24周规定体育锻炼结束时的差异表达基因如图7B所示,热图显示了六个关键基因的表达情况(图7C),箱型图显示了3个关键基因的表达模式(图7D-F)。结果显示运动前血液样本中的GAA和SLC16A1 mRNA表达量显著增加,而P4HTM在24周体育锻炼结束时显著增加。    
图7 利用GEO数据集进行SMF mRNA表达分析
文章小结
这篇文章本文结合网络药理学、孟德尔随机化和分子对接验证,研究人参养容汤对继发性萎靡和疲劳的治疗作用。确定了RSYRD的活性成分和靶点,发现了治疗SMF的潜在靶点,构建了网络并进行富集分析,还验证了药物与靶点的相互作用。该研究为SMF治疗提供了新见解,展示了中药多成分、多靶点的治疗特点,对开发新的治疗方法具有重要意义,为后续研究提供了方向和基础。还在观望的朋友不知道您是否心动了吗?留给您犹豫的时间可不多了哟,早上车早发文!联系小云,第一时间为您提供优质的生信方面的服务!

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