一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法

本发明涉及中药特定毒性成分的确证方法，具体的说，涉及一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法。

背景技术：

1、高分辨质谱由于灵敏度高、扫描速度快、质量范围宽等优点，在未知化合物的定性方面具有明显优势，逐渐成为最热门的非靶向筛查手段，相较于传统靶向分析的方法，基于高分辨的非靶向分析具有更高通量。利用高分辨质谱对中药化合物成分进行非靶向筛查，能够对中药的化学成分进行更为完整的表征，为中药质量控制及毒性物质筛查研究提供技术手段。网络毒理学是由网络药理学发展而来的用于毒性研究的重要方法，通过构建特定的网络模型,描绘研究对象的毒理学性质,应用网络剖析和预测药物的毒性,从而了解药物对机体的毒副作用并预测药物的毒性成分。网络毒理学为中药的毒理研究提供了全新的思路,为中药毒性成分筛查、致毒机制及配伍禁忌研究提供了新的方法。

2、基于高分辨质谱的非靶向筛查目前已广泛应用于环境介质中有机物污染、食品造假、食品中农药残留或非法添加物的筛查以及生物医药等各个方面。网络毒理学在中药安全性预测中已得到迅速发展,已广泛运用于多种中药材毒性成分筛选和确证研究，尤其在中药毒性预测与风险评估方面发挥着重要作用。目前还没有采用高分辨质谱非靶向筛查联合网络毒理学理论和技术以确证中药特定毒性成分的方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，可以有效解决背景技术中中药中特定毒性化合物确证测试成本高、周期长、操作复杂、难以被社会理解的缺点。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，具体步骤如下：

4、一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

5、步骤一：超声辅助中药提取液的制备及高分辨质谱数据的获取；

6、步骤二：基于步骤一中获得的质谱数据采用质谱数据分析软件通过质谱数据库确定提取液中化合物成分；

7、步骤三：获取步骤二中的化合物作用靶点基因；

8、步骤四：通过数据库获取特定毒性对应靶点基因，构建化合物成分与特定毒性的靶点网络，并以节点连通性与含量权重之积作为毒性评分筛选关键危害物，所述关键危害物为具有特定毒性的中药化合物成分；

9、步骤五：基于网络毒性数据库及分子模拟软件预测获取产生特定毒性的化合物成分的急性毒性数据，按照世界卫生组织化学品急性毒性分级标准为具有特定毒性的中药化合物成分的毒性评级。

10、上述方案中，步骤一中超声辅助中药提取液的制备及高分辨质谱数据的获取具体过程如下：将中药样品粉碎过60目筛，准确称量样品粉末，以甲醇为提取试剂，涡旋均匀，超声辅助提取，离心移取上清液过0.22μm滤膜，用于uplc-qtof-ms/ms分析，获取中药提取液的高分辨质谱数据。

11、上述方案中，步所述步骤二中的质谱数据库为chemspider、compoundannotations及metabolika数据库中的至少一个。

12、上述方案中，所述步骤二中，采用compound discovery软件通过chemspider、compoundannotations及metabolika等质谱数据库根据各化合物的保留时间、分子量、一级质谱、二级质谱、碎片离子等结构信息确定提取液中化合物成分，并按tic响应值计算各化合物含量权重，利用pubchem数据库获取化合物成分结构特征文件的步骤。

13、上述方案中，所述步骤三中的获取化合物作用靶点基因的数据库为tcmsp、swisstargetprediction及pharm mapper数据库中的至少一个。

14、上述方案中，所述步骤三中利用tcmsp数据库通过“口服生物利用度不低于20％”和“类药性不低于0.1”两项标准对活性成分进行筛选，检索化学成分已知作用靶点；利用swiss target prediction与pharm mapper通过化合物的2d和3d结构预测化合物潜在作用靶点，根据相似性匹配原则对获得的靶点进行评分和排序，筛选得分值在0.1以上的蛋白靶点，利用uniprot数据库将获取的蛋白靶点转换成标准基因名称；得到化合物作用靶点基因。

15、上述方案中，所述步骤四中通过gene cards数据库中输入特定毒性关键词获取与该毒性相关的基因靶点，其与步骤三所得中药成分作用靶点的交集视为该中药具有潜在特定毒性的判定指标，将中药化合物成分和毒性靶点数据导入cytoscape软件构建化合物成分与特定毒性的靶点网络。

16、上述方案中，所述步骤四中分析中药与特定毒性靶点间的相互作用并寻找关键靶点的具体方法为：将中药化合物成分与特定毒性的靶点网络导入string数据库进行蛋白互作分析，下载蛋白互作的tsv结果导入cytoscape软件以构建蛋白互作的可视化网络图，并利用cytoscape软件的cytohubba模块分析关键靶点；应用david数据库对潜在毒性靶点进行go和kegg通路富集分析，以节点连通性(degree)与含量权重之积作为毒性评分(t-score)筛选关键危害物，得到具有特定毒性的中药化合物成分。

17、上述方案中，所述步骤五中的网络毒性数据库为toxline、drug future及chemidplus数据库中的至少一个。

18、上述方案中，所述步骤五基于toxline、drug future及chemidplus等网络毒性数据库对步骤四中已筛选出具有特定毒性的中药化合物成分大鼠经口ld50数据进行收集，缺乏已知数据的将采用discovery studio的toxicity prediction模块进行预测，按照世界卫生组织化学品急性毒性分级标准为化合物毒性评级。

19、上述方案中，所述特性毒性为神经毒性、心脏毒性、肝毒性、肾毒性、生殖毒性中的至少一种。

20、本发明采用高分辨质谱非靶向筛查联合网络毒理学理论和技术以确证中药特定毒性成分，传统化合物毒性测试多采用动物或细胞模型,有着成本高、周期长、操作复杂、难以被社会理解的缺点。高分辨质谱非靶向筛查可以更全面的获取中药中的化学成分数据，联合网络毒理学理论和技术，实现对中药中特定毒性化合物的筛选和确证，具有操作简便、结果精确、应用广泛等优点，提高了对中药特定毒性的确证效率，减少中药使用中潜在的安全性问题，有助于中药材的开发利用。

21、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：可以有效解决背景技术中中药中特定毒性化合物确证测试成本高、周期长及操作复杂等缺陷，具有操作简便、结果精确、应用广泛等优点，提高了对中药特定毒性的确证效率，减少中药使用中潜在的安全性问题，有助于中药材的开发利用。

技术特征：

1.一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，所述步骤二中的质谱数据库为chemspider、compoundannotations及metabolika数据库中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，所述步骤二中，采用compounddiscovery软件通过chemspider、compoundannotations及metabolika等质谱数据库根据各化合物的保留时间、分子量、一级质谱、二级质谱、碎片离子等结构信息确定提取液中化合物成分，并按tic响应值计算各化合物含量权重，利用pubchem数据库获取化合物成分结构特征文件的步骤。

4.根据权利要求1所述的一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，所述步骤三中的获取化合物作用靶点基因的数据库为tcmsp、swisstargetprediction及pharmmapper数据库中的至少一个。

5.根据权利要求4所述的一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，步骤三中利用tcmsp数据库通过“口服生物利用度不低于20％”和“类药性不低于0.1”两项标准对活性成分进行筛选，检索化学成分已知作用靶点；利用swisstargetprediction与pharmmapper通过化合物的2d和3d结构预测化合物潜在作用靶点，根据相似性匹配原则对获得的靶点进行评分和排序，筛选得分值在0.1以上的蛋白靶点，利用uniprot数据库将获取的蛋白靶点转换成标准基因名称；得到化合物作用靶点基因。

6.根据权利要求1所述的一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，步骤四中通过genecards数据库中输入特定毒性关键词获取与该毒性相关的基因靶点，其与步骤三所得中药成分作用靶点的交集视为该中药具有潜在特定毒性的判定指标，将中药化合物成分和毒性靶点数据导入cytoscape软件构建化合物成分与特定毒性的靶点网络。

7.根据权利要求5所述的一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，步骤四中分析中药与特定毒性靶点间的相互作用并寻找关键靶点的具体方法为：将中药化合物成分与特定毒性的靶点网络导入string数据库进行蛋白互作分析，下载蛋白互作的tsv结果导入cytoscape软件以构建蛋白互作的可视化网络图，并利用cytoscape软件的cytohubba模块分析关键靶点；应用david数据库对潜在毒性靶点进行go和kegg通路富集分析，以节点连通性(degree)与含量权重之积作为毒性评分(t-score)筛选关键危害物，得到具有特定毒性的中药化合物成分。

8.根据权利要求1所述的一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，所述步骤五中的网络毒性数据库为toxline、drugfuture及chemidplus数据库中的至少一个。

9.根据权利要求8所述的一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，步骤五基于toxline、drugfuture及chemidplus等网络毒性数据库对步骤四中已筛选出具有特定毒性的中药化合物成分大鼠经口ld50数据进行收集，缺乏已知数据的将采用discoverystudio的toxicity prediction模块进行预测，按照世界卫生组织化学品急性毒性分级标准为化合物毒性评级。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，其特征在于，所述特性毒性为神经毒性、心脏毒性、肝毒性、肾毒性、生殖毒性中的至少一种。

技术总结
本发明公开了一种基于高分辨质谱及网络毒理学的中药特定毒性化合物数据库的建立方法，包括：超声辅助中药提取液的制备及高分辨质谱特征的获取；通过质谱数据库确定提取液中化合物成分，并获取化合物成分结构特征文件；基于数据库获取化合物作用靶点基因；获取特定毒性对应靶点基因，对潜在毒性靶点进行蛋白互作及通路富集分析，以节点连通性与含量权重之积作为毒性评分筛选关键危害物；预测获取特定毒性成分急性毒性数据，按照世界卫生组织化学品急性毒性分级标准为化合物毒性评级。本发明基于中药的高分辨质谱特征，利用网络毒理学理论及技术，提高了对中药特定毒性的确证效率，减少中药使用中潜在的安全性问题，有助于中药材的开发利用。

技术研发人员：江海洋,沈建忠,杨柳,张会霞,夏曦,张帅,陈诗奇,陈欣
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15