单位文秘网 2021-10-01 08:09:37 点击: 次
摘要:中药信息学是中药科学与信息科学相结合的一门以中药数据为研究对象的学科,是中药研究信息化进程的必然产物。中药信息学的蓬勃发展促进了中药的现代化和国际化的发展。通过查阅2000~2014年发布的有关中药信息学的文献,总结了中药信息学的研究方法与应用,并提及了国内外近几年有突破性的中药信息学科研成果,如《三维药效团数据库》的建立与应用、随机森林等数据挖掘技术在中药信息学中的应用,并指出为了加快中药信息学的发展,较大程度的推进中药现代化仍需解决的若干问题。
关键词:中药信息学;中药现代化;中药数据库
1中药信息学的产生背景
20世纪70年代前科学家主要对狭义信息论进行研究,信息论当时也主要被应用在通信领域;20 世纪70年代之后一些科学家通过不断引入现代科学技术的最新成果,才开始研究广义的信息论,物理、化学、生物学、计算机科学、心理学、管理学以及经济学等学科同时被广泛的与有关的信息理论发生嵌合。中药信息学在信息学向中药学领域的逐渐渗透中产生。现在,我们通过对中药的研究,包括对中药的原科植物、化学成分、药理药效作用及从古至今对中药的传统经验的理论研究,从中得出的许多有关中药的适用范围、功效等相关信息,中药信息学通过分析整理这些信息,从而促进了中药信息学的快速发展。
中药信息学(TCM Informatics)由北京中医药大学乔延江教授最早提出, 2006年,乔延江教授及其研究室人员更加详细的为中药信息学的定义做了新的论述:应用数学、化学、计算机图形学、生物学等技术方法,研究中药各类信息的获取、处理、存储、共享、分析和解释;同时阐述了中药信息学研究所涉及的一些相关内容[1]。
2中药信息学的研究方法
中药信息学研究的相关内容包括从中药复方到中药化学物质基础,蕴藏着对大量中药学、化学、药理学和生物医学信息的文献资料进行分析、归类和整编[2]。中药信息学①是从中医药学科的角度阐明并论述了解释各部分相关信息的产生、获取和分析等,②通过使用中药信息学的相关论点及有效的手段来看待和研究中药学领域中的信息获取和处理问题,总结出一些有关中药采集、炮制、置换、获取、传递、分发、储存、解释及利用等过程中的一般规律。由于中药系统表现的临床疗效远远超出其各组分疗效的线性加和的复杂性[3],中医用药理论与中药信息学研究的科学方法及其研究所依赖的整体准则和功能准则有很高的契合度,数据库方法(如人工智能与专家系统、数据库知识发现)、化学计量学方法(包括因子分析、人工神经网络、遗传算法、模拟退火、免疫算法等)、计算机辅助药物设计方法等都被中药信息学应用到对中药的研究中,具体研究方法如下。
2.1信息的采集与加工存储 这是信息化研究的基础,收集信息并合理组织,建立数据库。
2.2信息的提取 即数据库知识发现。目前我国中医药信息资源建设已初有成效,建成了全文数据库、主题数据库、信息集成平台等许多不同种类的中医药数据库。所取得的成果有由乔延江教授带领的研究室运用计算机模拟技术开展的计算中药药效分子的各种参数、确定中药药效团的搜寻研究,同时建立了《中药化学成分数据库》和《三维药效团数据库》。
2.3信息的处理 筛选、预测、评价从信息中总结的规律与模型,在中药的科学研究与生产过程中实现中药的现代化,必须建立通用规则,搭建科学平台。
3中药信息学的应用意义
中药信息学是中药与载体(环境和人体)之间进行的信息交换和相互作用,是应用现代信息技术来研究中药本身所具有的各种特征信息。中药信息学可广泛用于在中医药研究应用及中医药基础临床研究数据的采集、处理、分析加工和管理等,极大推动中医药学发展。
3.1中药设计研究 中药信息学的研究不仅可以提供中药活性成分结构、中药性味、归经和功能以及配伍规律等信息,还能提供药物所属的归经,药物治疗疾病的病因病机,治疗疾病的有效机制及相关临床疗效等,通过中药信息处理系统对相关数据进行自动分析处理,可以用计算机模拟进行自动化组方、工艺设计、质量控制、疗效判断等,从而加快中药新药的研究开发。
3.2中药现代化 中医药学对现代技术的吸收融合需要中药信息学的研究来催化,推动了中医药现代化。中医走向世界就需要对东西方传统的现代哲学和科学,特别是信息科学语言学等有所了解,同时必须对中医学的信息学属性有较深刻的了解。因此,中药学与现代信息学相结合是中药国际化必由之路。
3.3数据库知识发现 数据库知识发现(KnowledgeDISeoveryinDatabases,KDD)是从大量数据中获取信息的有力工具[4]。其中中药数据库知识发现是是中药信息学研究的重要内容,中药进行信息化研究的重要过程。随着中药现代研究的加深及计算机技术迅速发展,中药学领域的数据增长迅速,数据库信息量也越来越大,包含着丰富的知识信息,需要应用现代的信息处理技术来获取知识。近年来,在迅猛发展的化学信息学和生物信息的带动下,中药信息学出现了飞跃式的发展,并受到学术界的广泛关注。目前在中药创新药物研发的各个环节中中药信息学已经具备信息支持的能力。分子对接、药效团等化学信息学技术,可以对中药活性成分进行寻靶研究,预测其生物活性;虚拟筛选天然产物库,寻找先导化合物,通过研究构效关系指导结构优化和天然药物开发。在中药品质鉴定、质量控制、资源开发等方面,基于中药色谱、光谱、电泳和DNA 等指纹图谱数据库展开的数据挖掘和模式识别研究得到了广泛的应用。
3.4中药与其它信息科学联系 中药信息学可以将中药研究与现代生物信息有机地结合起来,利用生物信息学的研究成果促进中药学研究的发展;如中药生物活性的虚拟筛选,随机森林模型(random forest)的建立[5],利用模型产生了天然产物金丝桃苷是潜在的感冒 229E 抗原型冠状病毒 3CL 蛋白酶的新型抑制剂[6]。
3.5中药信息的客观化、规范化 中药在临床中命名不统一,很多名称。如常用中药"益母草",梁·《名医别录》 与《神农本草经》 中称其为"茺蔚",在处方中又称红花艾、坤草、甜麻萿(山东方言)、九塔花、山麻和九节草等别名;这些不规范的内容不仅给临床、教学、科研带来很多不便,在国际间的学术交流也带来障碍。通过中药信息学的相关处理后,名称标准化,易区分,不导致误用。
以上所述只是中药信息学在某些方面的研究应用,更多领域的应用还有待进一步认识和研究。
4讨论
中药信息学的建立,可以广泛地研究信息技术在中药现代化研究中的应用,形成系统化的理论和应用技术,改变以往孤立分散的研究模式和传统中药学科的整体面貌。既要杜绝过多的沿袭传统理论,也不能只注重信息科学技术的应用,而忽视了领域问题的背景知识。以中药的复方研究为例,在获得了中药的所有化学组成而欲准确揭示中药复方的组成和药效的相关性的时候,仍须重视中药独特的多组份多靶点作用原理。近几十年建立的中药数据库虽然数目众多,但是还是存在一些问题:数据库内容不够丰富;如现代文献数据库多,古籍文献数据库少;题录式或文摘式数据库多,全文数据库少[7];需建立与完善中药基本数据库系统、中药研究开发信息系统、中药市场信息系统等[8]。
中医药信息学内容丰富,它不仅包含了相应医药信息学科的相关门下内容,而且还囊括了许多中医药学独特的内容、特殊的诊疗方法、我国的民族民间医药学的内容等。为了使中医药走向世界,中药信息学在中药信息的对象、方法、结构、范围、应用等多方面还需进行大量的理论研究工作。此外,由于中药信息学是一门交叉学科,需要中医药、数学、计算机和工程师等行业人员的参与,而他们各自专注的问题又不同,交流语言也不同,容易产生信息语言的各种歧义,所以需要彼此间相互沟通和协作。此外,我们还需对中药信息及时的更新与维护,数据库是需要不断更新与扩充的,对有价值的中药信息不断地收集和整理是保持数据库有效性、权威性和完整性的必要维护工作。
参考文献:
[1]郭亦然.基于三维数据库搜寻的中药信息学研究[D].北京中医药大学,2006.
[2]程翼宇,范骁辉,瞿海斌.论建立与发展中药信息学[J].中国中医药信息杂志,2003,02:84-86-92.
[3]王耘,史新元,乔延江.中药复杂性研究的内容与方法[J].中国天然药物,2005,3(5):262.
[4]乔延江.数据库知识发现与中医药现代化研究初探[D].北京中医药大学博士后研究工作报告,1999.
[5]方睿.中药信息学研究进展[J].中国中医药信息杂志,2009,01:2-7.
[6]贾琦,李剑,陈莉莉,等.感冒229E病毒3CL蛋白酶抑制剂金丝桃苷衍生物的合成及其构效关系研究[J].中国药物化学杂志,2007,05:288-294.
[7]吴园园,章新友.我国中药信息系统存在的问题与对策[J].时珍国医国药,2009,10:2583-2584.
[8]陈峰,崔蒙.中药信息系统建立初探[J].中草药,2000,11:81-83.编辑/肖慧
(责任编辑:单位文秘网) )地址:https://www.kgf8887.com/show-132-92822-1.html
版权声明:
本站由单位文秘网原创策划制作,欢迎订阅或转载,但请注明出处。违者必究。单位文秘网独家运营 版权所有 未经许可不得转载使用