一种解析疾病并筛选药物的方法及其在中医机器人的应用与流程

文档序号:14685539发布日期:2018-06-13 00:11
一种解析疾病并筛选药物的方法及其在中医机器人的应用与流程

本发明属于生命科学技术领域,特别涉及一种解析疾病并筛选药物的方法及其在中医机器人的应用。



背景技术:

中医与西医在人类历史中都具有不可磨灭的作用,但是中医与西医医学模式不同,基本理论不同、诊断方式也不同,各有优缺点。西医按照生理系统和器官来分科,以细胞生物学、分子药理学、分子生物学、生物化学、病理学等学科为理论依据,可以直达基因、分子等超微观结构。但西医单纯地靠人类的医药技术来对抗疾病,把人体的自我防御、自我修复能力放到次要的地位,甚至漠视它的存在,以致产生众多副作用。中医以整体观为理论指导,通过望闻问切来诊断疾病,疾病的分类以内脏功能和重大病因为主,偏于粗略,不能用现代科学解释。

目前,随着生命科学与AI技术的迅速发展,在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究,由生物体内各种分子的鉴别及其相互作用的研究到途径、网络、模块,最终完成整个生命活动的路线图,开启了实现对生命的微观解析和对生命机制的探究。为此,申请人提供一种在洞悉生命机制的基础上通过西医的方法解析中医理论,使中医表征(表型)与相应基因对应,从超微观层面解析中医理论,使中医理论标准化具有科学性,并通过对生命机制的解析,探索药物作用靶点和作用机制,实现“机制-靶点-成分”明确的中药用药新方法。



技术实现要素:

本发明的目的旨在提供一种解析疾病并筛选药物的系统及方法,该方法通过D-Man和I-Drug模型解析疾病与筛选药物,以西方生命科学的解析生命机制为基础,将中医“望闻问切”所得表征用现代科学技术解释,解析中医象元素、探究疾病的本质,并通过基因测序定位到基因,通过筛选调控核受体的药物实现精准靶向治疗。

本发明的另一个目的是将该方法应用于中医机器人,基于中医机器人的智能诊断系统实现对中药用药的筛选完成智能处方设计,最终达到为中医机器人诊断和治疗疾病提供依据和方法。

为达到上述目的,本发明采取以下技术方案:

用于通过D-Man和I-Drug模型解析疾病与筛选药物的方法,该方法包括D-Man生命仿真模型和I-Drug用药处方模型,通过D-Man模型和I-Drug模型解析生命体的“生命-细胞-核受体-基因-生命机制”从宏观到微观解析的全过程,建立疾病解析和药物筛选的方法。具体如下:

1.D-Man生命仿真模型简称“D-Man模型”

D-Man模型主要以“核受体-生命机制-调控因子”为主线,通过中医机器人中的“析”“涌”数据库的整合分析,该数据库具体包括结构数据、生物信息数据、系统组学数据、生命大数据等各种数据。解析生命体内部运行的物质、能量、信息之间的关系,揭示生命运行机制。

核受体是一类转录调节因子,能通过调节基因表达,激活或抑制特定靶基因的转录,从而在机体的生长发育、新陈代谢、细胞分化及体内许多生理过程中发挥重要作用。基因是具有遗传效应的DNA分子片段,通过控制酶的合成及蛋白质的结构而控制生物体性质(表型),表型产生的信息在体内经过一系列变化,成为调控因子对核受体进行调控,而核受体又调控基因使蛋白质表达,蛋白质表达后又形成表型信息刺激调控核受体。如此反复即为生命机制。

因此,解析生命从生命基本结构细胞开始深入到细胞核内的核受体再深入到基因,把握生物体内的中心法则,实现对生命机制从宏观到微观的整体解析,进而明确生命的运行机制及疾病的发生机制,故D-Man生命仿真模型是解析生命机制及疾病发生机制的一种方法。

2.I-Drug用药处方模型简称“I-Drug模型”

I-Drug模型主要以“生命-生命机制-调控因子”为主线,通过D-Man模型对生命机制的解析,找到调控生命的靶点并筛选确定出对特定靶点有效的中药有效成分和功能因子。

由中心法则可知:一种正常表型对应一种正常基因型,一种异常表型对应一种异常基因型,疾病是典型的异常表型,因此,人类所有的疾病均可视为基因病,在逻辑上可推定每种疾病都存在与其异常表型相对应的基因型。而核受体具有对基因转录的激活作用,通过基因测序可定位到相应靶蛋白及核受体,以核受体作为药物筛选靶点,设计能够修饰与核受体结合的小分子的药物,使核受体调控基因的表达正常化,从而调控相关疾病如代谢性疾病、癌症、骨质疏松、肥胖、糖尿病等。因此,I-Drug模型是药的分子机制与生命分子机制的结合应用,用于揭示通过解析生命机制将生命数字化后再筛选相应的靶向药(分子中药)的原理和方法,通过与数据库的联用和中医机器人的辨证论治,进而达到生命调控的目的。

3.基于D-Man和I-Drug模型应用于中医机器人诊断系统

将存储于中医机器人的结构数据、生物信息、系统组学及生命大数据输入到D-Man和I-Drug模型中,经计算可实现生命(疾病)解析,这些数据是探究生命机制从宏观到微观所借助的方法手段和基本数据库。

(1)结构数据

结构数据为组成人体结构的基本物质,如细胞膜主要由脂类、蛋白质和糖类组成,各成分含量分别约为50%、40%、2%-10%。其中,脂质的主要成分为磷脂和胆固醇。此外,细胞膜中还含有少量水分、无机盐与金属离子等。染色体的化学成分大的方面是由DNA和蛋白质组成,小的方面是由脱氧核糖、含氮碱基、磷酸和氨基酸(或蛋白质)组成。结构数据作为生命机制解析的基础,用于解析生命体不同部位不同组织的物质结构基础。

(2)生物信息

生物信息包括生物体细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程中的各种生物信息和生物学数据,如血压,心率,心电图,身高、体重、血糖等生理生化指标。从生物信息众多分散的生物学观测数据中获得对生命运行机制的详细和系统的理解,认识生物本质和了解生物分子信息的组织和结构,从而破译基因组信息,阐明生物信息之间的关系,用于识别与鉴定人类特定疾病的相关基因,为疾病的诊断和治疗提供依据。

(3)系统组学

系统组学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子及相互作用,并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为的方法。在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究,是一个逐步整合的过程,由生物体内各种分子的鉴别及其相互作用的研究到途径、网络、模块,最终完成整个生命活动的路线图。通过系统组学的方法借助于基因组和转录组的序列、功能基因组和蛋白质组,用于绘制特定有机体的转录组图、蛋白质组图、相互作用图谱、表型组图及所有转录物和蛋白的定位图。

(4)生命大数据

生命大数据是各种生命数据,包括基因组数据、医疗纪录数据、生理数据等不同维度的数据,是一个海量的生命解码数据库。掌握生命大数据即可解析生命机制,让生命机制数据化,使医疗健康变得更智能,从而实现生命数据化并开启医学从“治疗”到“预防”的时代。

以中医机器人智能诊断系统为载体,将上述方法及数据库用于实现生命解析和药物筛选的基础,实现从疾病解析到疾病诊断再到靶向选药并治疗的全过程,由此,构建一个完整的疾病解析和药物筛选的体系,是中医机器人精准诊断和精确用药的关键所在,也是中医药现代化的重要体现。

本发明基于D-Man和I-Drug模型的中医机器人诊断系统,包括西医分析模块、中医诊断模块和I-Drug处方设计模块,具体为:

西医分析模块,包括析、涌和D-Man模型,用于将生命(疾病)在分子机制层面的解析获得的数据输入至中医机器人智能诊断模型进行疾病解析和诊断。析和涌是获取生命解析数据的方法和手段。析通过基因组学、蛋白质组学、系统组学、分子生物学等技术手段和分析方法解析人体结构、探索生物信息得到人体结构数据库、生物信息数据库、系统组学数据库。是实现解析生命(疾病)并将生命(疾病)数字化的过程;涌通过各种监测设备对生命体征指标和生化指标进行一段时间内连续的监控和分析生成连续动态数据,是实现对生命(疾病)体的连续监测的过程,有助于生命(疾病)的精准解析。

中医诊断模块,通过采集望、闻、问、切的数据,输入到中医机器人中医辨证计算模型中,对疾病做出诊断;且西医分析模块通过对生命(疾病)的解析可将中医诊断和西医分析的联通互融,实现中医的科学解析并标准化。

I-Drug处方设计模块,通过获得的分子中药靶点作为筛选的依据,根据疾病解析的结果,对应地找到致病基因和调控该基因的核受体,筛选出可调控该核受体的分子中药,并生成全新的处方。

基于D-Man和I-Drug模型的中医机器人通过上述西医分析模块、中医诊断模块和I-Drug处方设计模块的相关数据汇入至该智能诊断系统,最终共同完成疾病的综合诊断和治疗。

通过表象知其本质,解析中医象元素,探究疾病的本质。中医治病是根据中医基础理论从宏观和系统层面对疾病进行解析和描述,从“望闻问切”得到表征(表型)来进一步探究疾病的发生规律,并不能深入到疾病本质。因此,中医需要从表象到本质的新的理论体系和解析方法,本发明借助西医理论和方法达到了这一目标。通过基因测序技术可定位异常基因,核受体是调控DNA转录和基因表达的关键靶点,因此,本发明在洞悉生命从宏观到微观到超微观的生物学机制后,通过网络药物学方法找到中药中调控核受体的功能因子,该功能因子即为有效成分可起到有效治疗该疾病的作用。综上所述,筛选出的中药功能因子通过作用于核受体实现对基因表达的靶向调控,使蛋白质表达正常化,达到治疗疾病、调控生命的目的。为此,本发明基于D-Man和I-Drug模型的中医机器人智能诊断系统通过生命机制解析、分子中药靶点解析及中医诊断的综合分析,得出疾病分析结果和系统靶向分子中药处方。

本发明的有益效果在于:

本发明的方法通过D-Man模型解析了生命机制及疾病发生的分子机制,通过I-Drug模型明确了疾病的控制靶点,并经过网络药理学方法的筛选进一步确定了对特定靶点有效的中药有效成分和功能因子,以中医机器人诊断系统为载体,构建了一个完整的疾病解析和药物筛选的体系,因此,从分子机制解析疾病的发生、发展,并筛选出靶向分子中药处方,形成全新的中西医结合诊断和治疗,促进了中医发展现代化、科学化和标准化。同时,本发明基于D-Man和I-Drug模型的中医机器人智能诊断系统以人体生命机制为基础,实现了个性化的医疗、诊断、治疗体系,对药物筛选、制药及中药现代化的发展具有重要意义。

附图说明:

图1是本发明中D-Man和I-Drug模型的示意图;

图2是本发明基于D-Man和I-Drug模型的中医机器人诊断系统的结构框图。

具体实施方式:

下面结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细的说明,目的是为了使公众更好地理解所述技术内容,而并非对技术方案的限制。

如图1所示,本发明用于通过D-Man和I-Drug模型解析疾病与筛选药物的方法,该方法包括D-Man生命仿真模型和I-Drug用药处方模型,通过D-Man模型和I-Drug模型解析生命体的“生命-细胞-核受体-基因-生命机制”从宏观到微观解析的全过程,建立疾病解析和药物筛选的方法。具体步骤如下:

(1)通过D-Man生命仿真模型解析生命机制及疾病发生机制,主要以“核受体-生命机制-调控因子”为主线,从对核受体的研究到生命机制的解析,及对结构数据、生物信息数据、系统组学数据、生命大数据各种数据的整合分析,用于揭示生命体内部运行的物质、能量、信息之间的关系。

(2)通过I-Drug用药处方模型利用D-Man模型对生命机制和疾病发生的分子机制解析的结果,主要以“生命-生命机制-调控因子”为主线,找到调控生命的靶点并筛选确定出对特定靶点有效的中药有效成分和功能因子。

(3)将通过D-Man和I-Drug模型获得的结构数据、生物信息、系统组学及生命大数据存储于中医机器人智能诊断系统中,实现从疾病解析到疾病诊断再到靶向选药并治疗的全过程,完成中医机器人的精准诊断和精确用药。

如图2所示,本发明基于D-Man和I-Drug模型的中医机器人诊断系统,包括西医分析模块、中医诊断模块和I-Drug处方设计模块,具体如下:

西医分析模块,包括析、涌和D-Man模型,用于将生命(疾病)在分子机制层面的解析获得的数据输入至中医机器人智能诊断模型进行疾病解析和诊断。析和涌是获取生命解析数据的方法和手段。析通过基因组学、蛋白质组学、系统组学、分子生物学等技术手段和分析方法解析人体结构、探索生物信息得到人体结构数据库、生物信息数据库、系统组学数据库。是实现解析生命(疾病)并将生命(疾病)数字化的过程;涌通过各种监测设备对生命体征指标和生化指标进行一段时间内连续的监控和分析生成连续动态数据,是实现对生命(疾病)体的连续监测的过程,有助于生命(疾病)的精准解析。

中医诊断模块,通过采集望、闻、问、切的数据,输入到中医机器人中医辨证计算模型中,对疾病做出诊断;且西医分析模块通过对生命(疾病)的解析可将中医诊断和西医分析的联通互融,实现中医的科学解析并标准化。

I-Drug处方设计模块,通过获得的分子中药靶点作为筛选的依据,根据D-Man模型疾病解析的结果,综合诊断治疗对应地找到致病基因和调控该基因的核受体,筛选出可调控该核受体的分子中药,并生成全新的处方。

由上述基于D-Man和I-Drug模型的中医机器人诊断系统得到的疾病分析结果和系统靶向分子中药处方,通过中医机器人传输给患者,最终共同完成疾病的综合诊断和治疗。

以ER阳性乳腺癌为例,具体说明如下:

1.通过D-Man生命仿真模型解析乳腺癌患者的生命机制及疾病发生机制

雌激素受体(ER)是类固醇激素受体超家族的成员之一,属于核受体,是一种配体依赖性转录因子。ER阳性的乳腺癌组织中ERαmRNA表达水平升高,导致ER对雌激素的敏感性大大增强,ER与雌激素特异性地结合,通过雌激素应答元件(estrogenrespondelementEREs)调节基因的转录,从而导致癌细胞增殖,诱发乳腺癌。

雌激素分泌方式:视丘下部——脑下垂体肾上腺——前叶分泌促肾上腺皮质激素——肾上腺皮质——分泌雌激素和性激素。

在受体配体结合过程,通过抗雌激素药物,竞争性结合ER,阻断下游信号通路和基因转录,抑制乳腺癌细胞的增殖,从而达到治疗效果。如代表性西药有他莫西芬、氟维司群。因此,治疗ER阳性乳腺癌的靶点为ER,可通过雌激素类似物竞争性结合ER的方式调控乳腺癌。

2.结合I-Drug用药处方模型进行药物(分子中药)筛选

ER阳性乳腺癌的作用靶点为ER,可通过寻找中药中具有雌激素样作用的成分来竞争性地结合ER抑制乳腺癌细胞的增殖,从而达到治疗乳腺癌的效果。采用现代科学技术如网络药理学的研究方法、药效团模型方法等确定可作用于ER的中药,以及与ER结合的有效成分及其药效团,进而实现解析生命,筛选药物的目的。

3.I-Drug用药处方模型筛选出的部分中药,如下表1:

表1作用于ER的中药

由表1可知,筛选出的部分中药中具有雌激素样作用的成分,从而能够竞争性地结合ER抑制乳腺癌细胞的增殖,从而达到治疗乳腺癌的效果。

再多了解一些
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