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(转载自:《中国药理学与毒理学杂志》. 2023年9月.第37卷.专家论坛)
原文标题《从网络药理学到能力组学(Capomics)》 作者:熊江辉
本体论(ontology)是一个哲学概念,用于精确地描述概念化,以描述事物的本质。近年来,这个词汇被应用到计算机领域,并在人工智能、计算机语言以及数据库理论中扮演越来越重要的角色。这些基本概念就像一座大厦的基石,提供了一个统一的认识,可以大大提高知识测试、验证、搜索、积累和共享的效率,真正实现知识的重用和共享。例如,分子生物学领域的Gene Ontology建立了一个与基因描述相关的词汇表,成为生物信息学领域的重要基础设施。在中国古代哲学中,本体论也叫“本根论”,用于探究天地万物的产生、存在、发展变化的根本原因和依据。
笔者认为,中医和现代医学的理论可以用一个统一的本体论体系来表达。其中一个基本前提是确认中医概念的客观指向性和可计算性,即中医概念不是简单的哲学术语,而是具体指向人体的功能单元。这一点可以从中药的注释,例如“补脾益肺”、“软坚散结”等中看出,其中“脾”、“坚”就是中药靶向体内的生物学过程。可以用基因集合来表征中医证候要素,从而构造基于中医证候的生物标志物、疾病预测模型[10]。从这个角度看,中医概念术语跟基因本体论(gene ontology)的术语并无区别,可以实现同样的功能富集分析与能力计算。
未来的医学本体论(ontology)不仅包括中医术语,还包括从细胞、分子到组织、器官系统各个层级形成的功能术语。它是一个层级结构,其顶层包括数量不多的中医术语,以及基于现代医学Hallmarks分析进一步提炼出的抽象术语。中医遣方用药靶向的是顶层术语,西药研发的靶标目前主要是一个个基因或蛋白,最近的趋势是同时靶向多个蛋白,特别是与疾病表型有强因果性的模块[11]。在底层成千上万个底层蛋白质节点到顶层“心肝脾肺肾”等少数功能术语之间,存在大量的层级,这些新的术语与层级将为新型药物研发提供广泛的靶向空间,也将是网络药理学研究的重要内容。
可持久化的能力(persistent capability),是生物体的本质属性,也是许多生物标志物研究、药物靶标研究中科学家所追求的本质特征。能力组学可以基于DNA甲基化信息的可持久性、全局性特点,计算基因本体论等知识库各个层级概念所代表的能力,有望为疾病预测、干预靶标研究提供新的创新空间。
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10. Using Generative AI to Quantify Traditional Chinese Medicine Syndrome and Predict COVID-19 Severity by DNA Methylation Data. J Xiong. Preprint. 2023 Mar. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.21408.87042
11. Nogales, C., et al., Network pharmacology: curing causal mechanisms instead of treating symptoms. Trends Pharmacol Sci, 2022. 43(2): p. 136-150
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