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中药复方也能发高分SCI,厦大10.5分文章曝光关键信息
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【概要描述】如何深入探究复方活性成分同时发现药物调控的分子机制?DRUG-seq技术提供多维的药物作用信息分析,将基因差异表达分析与高标准中药复方成分鉴定相结合,解析中药复方中主要活性成分及其药效功能性机制。
中药复方也能发高分SCI,厦大10.5分文章曝光关键信息
【概要描述】如何深入探究复方活性成分同时发现药物调控的分子机制?DRUG-seq技术提供多维的药物作用信息分析,将基因差异表达分析与高标准中药复方成分鉴定相结合,解析中药复方中主要活性成分及其药效功能性机制。
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- 发布时间:2025-08-07 16:28
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连花清瘟胶囊是一种由13味中药组成的中药复方制剂,广泛应用于呼吸系统疾病,并能显著改善COVID-19患者的发热、咳嗽和疲劳等症状。然而,由于连花清瘟胶囊的复杂组成,其质量控制和批次疗效一致性受到社会格外的关注。
2025年,厦门大学吴彩胜教授联合河北医科大学贾振华教授研究团队在《Pharmacological Research》(IF=10.5)发表了题为“Quality and composition control of complex TCM preparations through a novel “Herbs-in vivo Compounds-Targets-Pathways” network methodology: The case of Lianhuaqingwen capsules”的研究论文。研究首先利用DRUG-seq等技术对连花清瘟胶囊中16种经典指纹图谱成分在分子层面进行了全面的抗炎活性筛选。同时,研究团队进行了非常高标准的入血入组织成分鉴定,筛选出能够进入血液和组织中的复方成分。结合功能性实验等,构建了“中药-体内成分-潜在靶点-信号通路”综合网络。本研究为进一步建立和完善连花清瘟胶囊的功能性质量控制奠定了基础,并为深入探究连花清瘟胶囊的活性成分和作用机制提供了重要数据依据。

| 01、基于DRUG-seq分析连花清瘟胶囊中的活性成分及其分子机制
为了明确连花清瘟胶囊的具体作用机制,同时筛选其中发挥作用的主要成分,研究者采用DRUG-seq技术进行了全面多维的数据分析。此次分析,研究者采用连花清瘟胶囊中每味药材的关键质量控制指纹图谱成分,共16种化合物处理LPS诱导的外周血单个核细胞(PBMCs),随后评估这些成分对PBMCs中基因表达谱的调控作用。聚类分析结果显示,给药后的炎症相关基因表达显著下调(图1A-C)。GSEA分析结果显示,药物处理后,PBMCs中的6条经典炎症免疫通路(细胞因子活性、细胞因子产生、信号受体调节活性、固有免疫反应、炎症反应、T细胞活化)均被显著抑制(图1B)。进一步的分析还聚焦到了不同类型免疫细胞与各种化合物之间的关系,发现一些药物还能促进不同免疫细胞的功能和分化(图1D)。这些数据为筛选并阐明连花清瘟胶囊中的主要功能性活性成分及其分子机制提供了重要数据。(达吉特可提供DRUG-seq技术服务)

图1 基于DRUG-seq分析连花清瘟胶囊中具有免疫或炎症调节作用的活性成分及其分子机制
| 02、连花清瘟胶囊在大鼠体内的定性及定量综合分析
连花清瘟胶囊的入血入组织成分鉴定
为了进一步明确连花清瘟中能够进入到血液或组织中的化学组分(包括原型分子及代谢产物),解析其药效物质基础并为建立更准确的质量控制标准。研究者对大鼠的血浆、尿液、粪便、胆汁样本进行成分分析,结果共检测到了505中相关化合物(其中包括219种原型成分和286种代谢产物)。成分分布分析显示,大鼠心脏、脾、肝、肺和肾脏中分别鉴定到了72、91、131、163、和164个相关化合物(图2A)。结合半定量分析结果,入血入组织的化合物主要来自大黄、甘草、连翘、蜜麻黄、炒苦杏仁、金银花和板蓝根(图2B-C)。(达吉特可提供高标准的中药复方及入血入组织成分鉴定技术服务)

图2 连花清瘟胶囊的入血入组织成分鉴定
入血成分的代谢途径与ADME特征分析
随后,研究者对连花清瘟胶囊入血成分的代谢转化途径(图3A-B)和ADME特征(图3C-D)进行了综合分析。详细描绘了来自于10味药材的27种成分的代谢途径,且这些成分通过氧化、还原、硫酸化、葡萄糖醛酸化等过程被代谢,以原型或代谢产物形式排出体外。

图3 入血成分的代谢途径与ADME特征分析
| 入血成分的代谢途径与ADME特征分析
进一步,研究者基于ADME图谱,挑选了其中46种关键成分,利用HPLC-MS/MS进行定量分析,绘制了体内血药浓度-时间曲线并计算了相关药代动力学参数(图4A-B)。根据分析结果,研究者进一步筛选出了15种在体内暴露水平较高的活性成分。对DRUG-seq技术筛选出的与免疫或抗炎功能关系密切的活性分子与入血入组织成分与定量分析结果综合分析后,研究者进一步确定了在体内高活性、高暴露并具有显著的免疫或抗炎调节功能的15种活性分子,能够作为潜在的连花清瘟胶囊质控标志物成分,用于后续的深入研究。

图4 多成分的定量分析
| 03、连花清瘟胶囊及其潜在质控标志物成分的体内活性与调控网络
研究者进一步验证前序实验筛选出的15种潜在质控标志物成分,将这15种化合物依据来源和结构相似性划分为9组,在LPS诱导的急性肺炎小鼠模型中进行实验。结果显示,所有药物组中小鼠体内促炎细胞因子水平均显著下调,组织病理学损伤也得到改善(图5A-B)。此外,连花清瘟胶囊组的治疗效果整体优于单独化合物组,证实了连花清瘟胶囊及其潜在活性成分的抗炎功效。

图5 连花清瘟胶囊及其潜在质控标志物成分的体内活性
为了深入阐明这些候选质控标志物成分与疾病相关基因和调控通路的关系,研究者对各组小鼠的肺组织进行RNA-seq分析。结果显示,药物处理组的差异表达基因显著富集于炎症与免疫相关信号通路(图6A-C)。基于这些差异表达基因和相关通路,再结合前序的入血入组织成分鉴定结果,研究者绘制了“中药-体内成分-潜在靶点-信号通路”网络谱(图6D),为连花清瘟胶囊及其活性成分的作用机制提供了关键的数据支持。

图6 连花清瘟胶囊及其潜在质控标志物成分的调控网络
| 04、连花清瘟胶囊及其潜在质控标志物成分的深入调控网络
最后,研究者对连花清瘟胶囊及其潜在质控标志物成分进行了体外功能实验验证,结果显示,这15种潜在质控标志物成分均能显著下调多种炎症因子表达,具有潜在的抗炎作用。结合功能性实验结果,研究者对前序筛选出的潜在靶点进行了更严格的筛选,最终构建了更为精细且明确的“中药-体内成分-潜在靶点-信号通路”相互作用网络谱(图7),为这15种成分作为新的连花清瘟胶囊的质控标志物成分提供了有力的证据,同时也证实了这些成分的功能活性和潜在分子机制。

图7 细化的“中药-体内成分-潜在靶点-信号通路”相互作用网络谱
| 总结与讨论
中药复方因其极为复杂的分子组成,学术界对其药物标准化和药效的可重复性问题的质疑,制约着中药复方相关基础研究在高影响力期刊上的发表,也形成了中药复方基础研究高质量发展的老大难问题。本研究以连花清瘟胶囊新型功能性指纹图谱成分的发现为立意,通过高标准的中药成分鉴定和DRUG-seq技术的有机组合,为纯正的中药复方基础研究提供了研究范式,非常值得学习。
研究者首先采用了DRUG-seq技术对以往建立的经典质量控制标志物成分在分子层面调控炎症或免疫应答相关基因和通路的能力进行了对比分析,筛选出既能够作为质量指纹图谱,又可以作为功能指纹图谱的活性化合物。进一步结合超高标准的入血入组织成分鉴定与药效功能实验,筛选出了能够作为连花清瘟胶囊治疗肺炎的15种新型指纹图谱成分,为“指纹图谱”与“药效功能”之间架起了桥梁。
本研究中使用了DRUG-seq技术在分子层面筛选中药复方中的活性成分,是本文的一大亮点。常规的活性成分筛选一般以细胞表型或者关键基因的表达作为指针。而DRUG-seq技术以细胞所有的基因的表达数据作为指针,除了数据规模更大、更加稳定之外,还可以在分子功能层面更加细微地拆解每个分子的功能差别,对于中药“君臣佐使”的配伍机制也可以进行进一步的阐释。
DRUG-seq技术原理
利用CMap的底层原理,针对微量细胞和组织样本,采用携带 Barcode 标签和 UMI 序列的 oligo dT 磁珠,高效结合 mRNA 上 Poly(A) 尾端,进行反转录和文库构建。磁珠的 Barcode 标签可实现多样本混合构建文库,而每个序列的 UMI 可以对捕获的 mRNA 序列进行精确定量,还可以降低 PCR 扩增所带来的数据偏差和整体实验成本。

图8 DRUG-seq实验流程简图
DRUG-seq技术优势
1. 高通量:同时获得多个小分子和中药复方的全景转录谱,揭示用药后细胞内转录组基因的表达水平变化。
2. 低样本量:进行96孔或384孔样本的实验,细胞量需求大致为5×104。
3. 分辨率更高:相对于常规药物筛选技术的细胞表型实验,基于RNA测序的DRUG-seq技术可以达到基因水平筛选,全面识别药物作用的分子途径,解析药物内在机制。
4. 结果更全面:可以进行多维的药物作用信息分析,将基因差异表达分析与高标准中药复方成分鉴定相结合,解析中药复方中主要活性成分及其药效功能性机制。
DRUG-seq在中药复方活性成分筛选中的应用
1. 解析中药复方或单体小分子的转录谱变化,全面识别多种药物处理细胞后的内在分子机制;
2. 多维度分析中药各组分调控下的基因表达变化,助力筛选活性化合物、揭示药物的潜在靶点、预测药效或潜在毒性;
3. 识别出对于某类疾病有调控功效的活性药物分子,为疾病和药物间找到基于基因Signature相似性所构建的关系桥梁。
达吉特DRUG-seq筛选中药复方活性成分结果展示

图9 DRUG-seq主要结果展示1

图10 DRUG-seq主要结果展示2
达吉特推出的DRUG-seq技术,极大降低了样本要求和测序成本,可广泛应用于生命科学基础研究、新药开发、转化医学等相关领域。通过DRUG-seq分析药物处理后的转录谱,能够识别出药物调控的基因表达变化以及潜在的分子途径,对于中药复方中复杂的化合物谱的活性筛选以及药物作用机制的挖掘,都能够提供丰富的数据支持,十分具有指导性意义。
达吉特作为国内专业进行小分子和靶点发现技术开发的高科技公司,无论在“以药寻靶”还是“以靶寻药”两个方面均建立了完整的技术体系。截止目前,达吉特已经帮助众多中国科研工作者在在STTT、Mol Cancer、Exploration、Circ Res、J. Hepatol、Nat Commun、PNAS、APSB等国际著名学术期刊上发表了相关研究工作成果。筛靶就找达吉特也逐步成为业界共识。

达吉特针对中药及小分子药物研究,建立了一套完整的技术服务体系:
1)中药/复方的有效成分高标准鉴定
2)空间药物分布与空间药代动力学
3)小分子化合物批量标记(生物素/炔基/荧光)
4)小分子钓靶(标记法):20K人类蛋白组芯片/ ABPP
5)小分子钓靶(非标记法):DARTS /Lip-MS/ CETSA
6)膜蛋白靶点筛选技术:SPIDER / MPA/GPCR膜蛋白芯片
7)药物调控通路筛选:磷酸化抗体芯片/磷酸化蛋白组
8)SPR表面等离子共振(分子动力学)
9)药-靶结合位点分析(高分辨质谱/分子对接)
10)PET-CT与药物分布小动物活体成像
11)虚拟筛选、天然产物化合物库筛选、FDA化合物库筛选
| 相关文献
Chen S, Qi H, Zhu C, et al.Quality and composition control of complex TCM preparations through a novel "Herbs-in vivo Compounds-Targets-Pathways" network methodology: The case of Lianhuaqingwen capsules.Pharmacol Res. 2025;213:107650. doi:10.1016/j.phrs.2025.107650
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