基于网络药理学数据挖掘新型冠状病毒肺炎中药预防治疗的潜在靶点

李海宁刘克丹郭欢，3王涛李永辉梁涛张永东郭红云李应东苏海翔，，4

1.甘肃省医学科学研究院，甘肃 兰州730050；2.甘肃省肿瘤医院，甘肃 兰州730050；3.兰州大学基础医学院，甘肃 兰州730000；4.甘肃中医药大学，甘肃 兰州730000

2020年3月，虽然新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）在中国得到有效的控制，防控形势依然严峻复杂。在防治COVID-19战疫中，中医药发挥着积极作用，已有大量中药方剂应用于临床，取得显著疗效［1］。在分子水平上，中药复方药物对机体调控靶点研究映入眼帘，网络药理学则是这类研究的重要方法［2］。本研究使用网络药理学方法，从分子水平探讨李等［1］预防及治疗COVID-19方剂总结的55首中的高频药材并进行网络药理学分析，确定分子成分以及潜在治疗靶标。

1 资料与方法

1.1 组成复方的中药的信息收集 根据李等［1］归纳总结55首预防COVID-19处方中九种高频药物（见表1），将九种中药的拼音名从TCMID［3］数据库查询其包含的化合物，筛选条件为：MW 180-500，AlogP<5，OB≥30%，DL≥0.18。从PubChem获得化合物成分的SMILE结构［4，5］，并通过Swiss Target Prediction［6，7］预测潜在靶点。

1.2 重要靶标分析 根据Pubmed文献查找，查询到武汉大学病毒学国家重点实验室陈宇等发表文章，揭示COVID-19患者支气管肺泡灌洗液与外周血单核细胞的转录组学特征［8］，见图1［8］，图2［8］，表2［8］。该论文揭示了患者SARS-Cov-2感染的不同宿主炎症细胞因子谱以及外周血中PBMC转录组谱，我们将网络药理学分析得到靶点与该篇报道中异常转录的因子进行比对，寻找九种药材潜在预防COVID-19靶点。

表1 55首预防新冠肺炎处方高频中药（≥10次）［1］

表2支气管肺泡灌洗液（BALF）和外周血单核细胞（PBMC）样本中差异基因［8］

图1支气管肺泡灌洗液（BALF）和外周血单核细胞（PBMC）样本中细胞因子热力图［8］

2 结果

2.1 复方中包含的化合物及对应靶标 甘草、苍术、藿香、黄芪、桔梗、贯众、金银花、陈皮，防风九种中药成分和靶标信息从TCMID数据库获得。从PubChem和SwissTargetPrediction数据库搜索靶标信息。包含的每味中药的化合物和SMILES号见表3。其中MW为分子量，AlogP为脂水分配系数，OB为生物利用度，DL为类药性。

2.2 复方中包含的化合物及对应靶标 根据比对发现，共有22个化合物（见表4）可能与新型冠状病毒肺炎差异表达基因相结合［8］。这22个化合物分别靶向CTSB1，CTSB2，CDK1，NTRK1四个靶点，见表4。其中化合物MOL005911能够同时CTSB1，CDK1，NTRK1三个靶点。化合物MOL000098与CDK1，MOL000006 Cyclin-dependent kinase 1/cyclin B更好的靶点结合可能性。藿香同时含有化合物MOL005911和MOL000098。

3 讨论

图2外周血单核细胞（PBMC）样本自噬，凋亡，P53信号通路热力图［8］

COVID-19是新型冠状病毒感染导致的肺炎，主要表现为发热、咳嗽和乏力，少数患者有恶心、呕吐、腹泻症状。目前，对于COVID-19治疗仍没有特效药，而早预防、早治疗能提高治愈率，降低病死率。中西医结合治疗在我国多个省份COVID-19防控中起到了积极疗效，一些中药复方对于轻症早期预防和治疗有显著效果。本研究通过网络药理学方法分析了九种来源于55首预防COVID-19的高频中药［1］，发现这九种中药化合物成分的药物靶点集中在CTSB1，CTSB2，CDK1，NTRK1四个靶点，而这四个靶点也是COVID-19患着肺泡灌洗液和外周血单核细胞中异常表达基因，其中CTSB1，CTSB2，CDK1异常高表达，NTRK1异常低表达［8］。而四个基因分别与病毒感染后细胞自噬，凋亡以及P53信号通路相关。

通过网络药理学分析九种中药，发现藿香参与靶向了COVID-19患者凋亡基因和P53信号通路基因。《黄帝内经》记载：“正气存内，邪不可干”，藿香具有理气和中、恢复气机正常升降功能。对于以“湿毒疫”为主要病机的COVID-19，藿香在中医理论和现代基础的研究上都显示出其对COVID-19有潜在的防治作用。苏冀彦等［9］研究发现，广藿香酮可通过抑制增殖细胞中CDK1和Cyclin B的表达，阻碍G2/M期检查点行使功能，从而使已处于增殖状态下的T细胞无法进入G2/M期，发生S期停滞，最终直接抑制了T细胞增殖，减少致炎性Th细胞Th1、Th2、Th17和免疫抑制性的Treg在病变黏膜中的浸润，从而减少促炎因子和抗炎因子的分泌，调节细胞因子网络平衡。同时藿香有升高抑炎细胞因子IL-10水平［10］，降低多种促炎细胞因子水平。因此藿香可能也可以抑制重症COVID-19患者细胞因子风暴的发生。本研究基于网络药理学分析方法都是基于计算机模型，因此关于藿香以及其他防治COVID-19中药及其靶点还需要更多的细胞学实验验证。

表3九种中药潜在有效化合特征

续表3

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表4各化合物可能结合到的COVID-19肺炎患者肺泡灌洗液或外周血单核细胞差异表达基因

续表4