近两年网络药理学领域有哪些值得关注的新进展?

所属分类: 技术干货

发布时间: 2026-06-11

概要: 如果现在开始做一个网络药理学课题,还能按照几年前的套路开展研究吗?




最近一段时间,我一直在系统学习网络药理学相关内容,也在思考一个问题:如果现在开始做一个网络药理学课题,还能按照几年前的套路开展研究吗?

相信不少正在读研、读博,或者刚接触网络药理学的同学都会有类似疑问:近两年网络药理学领域有哪些值得关注的新进展?

带着这些问题,我系统梳理了2024—2026年网络药理学领域的最新文献和相关专家共识。今天就结合近期文献和个人学习笔记,对近两年网络药理学领域的重要进展进行总结,希望能为同样关注这一方向的研究者提供一些参考。

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一、人工智能与图神经网络(GNN)的深度融合


在人工智能时代,网络药理学正逐步从“规则动”“数据驱动”演进。目前AI在网络药理学中的应用主要集中于三个层面:

1. 网络关系挖掘

网络关系挖掘是构建网络药理学底层知识体系的重要基础。

近年来,自然语言处理(NLP)和大型语言模型(LLM)开始广泛应用于文献知识抽取,通过自动识别疾病、证候、基因、蛋白和化合物等实体之间的关联关系,实现从海量非结构化文献中提取知识。

与传统人工检索相比,AI能够自动整合KEGG、STRING、HERB等数据库信息,并结合多模态数据融合技术,发现传统分析方法容易遗漏的活性成分及配伍规律,从而显著提升“化合物 - 靶点”关联分析的深度与广度。

2. 网络靶点定位

网络靶点定位旨在预测潜在的新型药物靶点和疾病关联关系。

传统随机游走(Random Walk)和回归模型正在逐渐被图神经网络(Graph Neural Network,GNN)及图卷积网络(GCN)所替代。

GNN能够有效捕获复杂生物网络中的非线性拓扑特征。例如,最新发展的CIPHER-SC算法通过融合单细胞转录组数据,构建多层级生物网络,实现了更精准的疾病基因预测,显著改善了传统网络药理学缺乏细胞特异性的局限。

3. 网络靶点导航

网络靶点导航的核心目标是识别关键功能模块,并建立中药复方与病理状态之间的联系。

该策略在复方作用机制解析、药物重定位(Drug Repurposing)以及证候识别等领域具有重要价值。

目前,上述AI技术已逐步集成至UNIQ等智能化分析平台,为活性成分筛选、多靶点机制解析和定量药效评价提供了新的研究工具。

二、单细胞转录组学推动网络药理学进入“组织特异性时代”


2024年以来,单细胞转录组学(scRNA-seq)与网络药理学的深度结合,被认为是突破传统“背景无关”模型的重要方向。中药的作用机制往往并非直接作用于病变细胞,而是通过调控组织微环境实现整体干预。因此,组织特异性分析正在成为高水平研究的重要组成部分。

1. 细胞间通讯

(Cell-Cell Communication,CCC)网络分析


研究者通常借助CellChat等工具,在单细胞分辨率水平解析配体—受体互作关系。例如:

  • 肺癌研究中,通过scRNA-seq联合网络药理学分析,揭示了中药成分调控巨噬细胞极化并增强抗肿瘤免疫反应的机制;

  • COPD研究中,通过CCC分析发现胡芦巴可通过调控ICAM1-ITGA4和TNFSF12-TNFRSF13C信号轴抑制炎症反应。

这些研究表明,细胞间通讯网络正在成为解释中药作用机制的重要桥梁。

2. WGCNA与伪时间轨迹分析联合应用

当前高水平研究工作流通常将:WGCNA(加权基因共表达网络分析)、Pseudotime Trajectory(伪时间轨迹分析)联合应用。

其中,WGCNA用于筛选疾病相关核心模块;伪时间分析则用于重建疾病进展或药物干预过程中的细胞演化轨迹。

以丹参—大黄药对治疗急性肾损伤(AKI)的研究为例:研究者首先利用WGCNA锁定转酮醇酶(TKT)作为核心靶点,随后通过单细胞伪时间分析发现TKT表达变化与M2型巨噬细胞分化过程高度同步,从而实现了靶点功能与细胞命运变化的精准关联。

三、现代中药数据库的更新与应用规范


高质量数据是网络药理学研究可靠性的基础。

近年来,数据库建设逐渐从单纯成分收录转向标准化、多组学整合和临床证候关联方向发展。

当前主流数据库普遍引入:PubChem CID、InChIKey、Lipinski类药性评价、口服生物利用度(OB)、血脑屏障穿透性(BBB)等标准化指标,以提高预测结果的可信度。

【当前值得重点关注的数据库】

此外,TCM2COVID(抗新冠病毒)、TCMIO(肿瘤免疫)、TCM-ADIP(阿尔茨海默病)等专病数据库,能为特定疾病领域研究提供更高保真度的数据源。

四、计算机模拟验证:从分子对接到分子动力学


当前高水平网络药理学研究已不再满足于简单的网络预测,计算模拟验证已成为论文发表的重要组成部分。

1. 分子对接

分子对接主要用于评价小分子与靶蛋白之间的结合能力。

目前标准流程通常包括:PDB蛋白结构获取、蛋白预处理、小分子三维构建、AutoDock/PyRx计算、结果可视化分析。

值得注意的是,2025年以来,对接结果必须完成共结晶配体回接验证。

即:RMSD<2Å,方可证明对接体系具有可靠性。

这一标准已经逐渐成为高质量研究的基本要求。

2. 分子动力学(MD)模拟

分子对接仅能提供静态结合快照,而MD模拟可在设定的温度、压力及溶剂环境中,评估蛋白-配体复合物的动态稳定性,是提升文章影响因子的关键加分项。

五、实验验证:网络药理学研究的核心竞争力


根据2025年《中药新药研发中网络药理学应用专家共识》,仅依赖计算预测已难以支撑高水平论文发表。

实验验证已成为研究设计中的关键环节。

1. CETSA:靶点直接结合的金标准

细胞热位移分析(CETSA)目前被认为是验证小分子与靶蛋白直接结合最有说服力的方法之一。

其核心原理在于:当药物与靶蛋白结合后,蛋白热稳定性增强,表现为解链温度升高。

目前应用最广泛的技术路线包括:

  • 常规CETSA;

  • ITDRF-CETSA;

  • MS-CETSA(TPP);

  • 亚细胞CETSA;

  • 高通量荧光热位移分析。

对于网络药理学研究而言,CETSA能够提供真正意义上的Target Engagement证据。

2. 蛋白相互作用验证:Pull-down与AP-MS

针对STRING数据库预测的蛋白互作网络,研究者需要进一步进行实验验证。

3. CRISPR/Cas9功能验证

靶点敲除后药效是否消失,是验证靶点真实性的重要依据。

目前常用流程包括:

  • gRNA设计;

  • Cas9编辑;

  • T7E1酶切验证;

  • Sanger测序或NGS验证。

相比传统RNA干扰技术,CRISPR/Cas9能够提供更直接、更有说服力的功能学证据。

六、2025-2026同行评议核心标准


1. 避免“背景无关”的静态网络分析

当前最常见的拒稿原因之一,是仅基于数据库构建静态网络而缺乏组织背景信息。

解决方案是:结合单细胞测序、空间转录组学或组织特异性表达谱数据,证明目标靶点在真实病理环境中的活跃状态。

2. 强化化学成分表征

仅凭UHPLC-MS总离子流图宣称鉴定出上百种化合物的做法,已完全不被现代药理学研究认可。

研究者需要进一步提供:保留时间;前体离子信息;MS/MS碎片谱;鉴定置信等级;标准品验证依据。

3. 关注专家共识与行业规范

2025年发表于《Chinese Journal of Natural Medicines》的《中药新药研发中网络药理学应用专家共识》明确指出:网络药理学应服务于中药新药注册申报,用于指导制备工艺评估和质量标志物筛选。

这要求研究的落脚点必须回归到中药的质量控制与临床疗效上,而非单纯的计算分析。

4. 提前适应EQUATOR报告规范

EQUATOR网络正在制定《中药网络药理学报告标准》,预计2026年正式发布,该标准将成为未来TCM-NP论文的通用写作规范。

作者需提前准备并公开以下信息:数据库版本;参数阈值;AI模型超参数;数据处理流程;实验Protocol及DOI信息。

结语


对于中药药理学领域的博士研究生而言,2024-2026年的技术迭代传递了明确的信号:传统流水线式的网络药理学研究模式已走到尽头。

未来的高水平研究,必须构建多维度的证据链条:必须引入真实的高通量组学筛选实验(如疾病模型差异蛋白组学)来替代纯粹的数据库挖掘,辅以单细胞转录组解析组织微环境,最后通过严格的物理互作验证形成闭环。

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参考文献

  • 1. Zhao W, Wang B, Li S. Network pharmacology for traditional Chinese medicine in era of artificial intelligence. Chin Herb Med. 2024;16(4):558-560.

  • 2. Guo P, Jiang M, Hu S, et al. Advancing the modernization of traditional Chinese medicine through artificial intelligence and multimodal data integration. Chin Med. 2026;21:54.

  • 3. Zhang P, Zhang D, Zhou W, Wang L, Wang B, Zhang T, Li S. Network pharmacology: towards the artificial intelligence-based precision traditional Chinese medicine. Brief Bioinform. 2023;24(1):bbad518.

  • 4. Terkimbi SD, Mujinya R, Kayanja KL, et al. Integrative Network Pharmacology and Molecular Docking Approaches in Herbal Medicine Research: A Systematic Review of Applications, Advances, and Translational Potential. F1000Research. 2026;14:1384. Version 2. 

  • 5. Diao X, Zhang H, Wang S, et al. Rethinking network analysis in ethnopharmacology: a multi-omics and AI roadmap to overcome conceptual and methodological biases. Front Pharmacol. 2026;17:1748478. 

  • 6. Zhang P, Zhao H, Xia X, et al. Network pharmacology and molecular-docking-based strategy to explore the potential mechanism of salidroside-inhibited oxidative stress in retinal ganglion cell. PLoS One. 2024;19(7):e0305343.

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