表观遗传学和代谢组学在中药研究中的应用

摘要:中药具有多组分、多靶点、多途径的作用特色和复杂性,使得中药现代化研究任务艰巨,许多医药研究工作者为此而不懈努力。系统生物学和组学的发展,为中药与现代科学融合迎来了契机。特别是表观遗传学和代谢组学整体性、动态性、个体化以及与环境相互作用的特点与中医药作用理念相契合。主要对表观遗传学研究较为热门的DNA甲基化、组蛋白修饰、miRNA调控在中药研究中的应用,以及代谢组学在中药药效物质基础、质量控制、药效作用机制等方面的应用进行了综述,提出了二者结合创新应用在微观层面阐明中药整体作用机制及多组分、多途径、多靶点协同作用机制的思路,为中医药核心思想科学内涵研究探索新的研究模式。

随着人类疾病谱的变化和生命科学的深入发展,医学界已逐渐认识到单因素、单靶点治疗模式存在的局限,特别是难以应对病理机制复杂的疾病,而中药多组分、多靶点、整体调节、协同作用的作用特点,使其在治疗复杂疾病方面表现出独特的优势,同时也因为中药物质基础和作用机制的复杂性,使得中药现代化进程面临困难。表观遗传学和代谢组学是20世纪40年代和90年代发展起来的2门新兴学科,其整体性、动态性、个体化以及与环境的相互作用的特点与中医药作用理念具有高度一致性[1-2],不仅为中医药与现代科学的融合迎来了契机,也为阐明中药作用特点的科学内涵提供了新思路和新方法。

1表观遗传学在中药研究中的应用

1.1表观遗传学概述

年,Waddington[3]首次把DNA序列不改变,表型或基因表达发生可遗传变化的现象称之为表观遗传学。Bird[4]于年提出在后基因组学的表观遗传学时代,从表观遗传学的角度来防治疾病是当前研究的主要方向。应用表观遗传学方法,不但可以充分了解和研究人类各种疾病的发病机制,而且可以发现和寻找到疾病发生的预警和防治靶分子,在疾病的诊断和防治中发挥重大作用[5]。

生物体是由遗传信息和表观遗传信息共同作用的结果。整个基因组通过核苷酸精确地复制、转录和翻译,保持遗传信息的稳定性和连续性;表观遗传学体现的是基因调控功能,即基因受内外环境等因素的影响,在DNA核苷酸序列不发生变化的情况下,基因表达水平发生可逆、可遗传的改变,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和MicroRNAs(miRNA)调控等[6]。研究表明中药多组分、多靶点、多途径的作用特点有可能是通过调控或恢复基因表达平衡,从而达到恢复机体正气和阴阳平衡,利用表观遗传学有可能在分子水平揭示中药整体作用与多组分协同作用机制的本质与科学内涵。因此,近几年表观遗传学在中药研究中的应用日渐引起



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