基於薑黃組效關係的抗腫瘤活性預測研究

《基於薑黃組效關係的抗腫瘤活性預測研究》是依託天津大學，由蔣建蘭擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於薑黃組效關係的抗腫瘤活性預測研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔣建蘭
• 依託單位：天津大學

項目摘要

本項目研究突破中藥新藥發現須經大量分離和活性試驗篩選而得活性化合物的傳統方法，旨在通過薑黃定性定量組效關係研究，構建一種抗腫瘤活性預測方法，即通過建立薑黃定量組效關係模型，實現指紋圖譜特徵峰及其組合的活性預測，將活性預測前置中藥分離之前，以提高新藥發現效率。本項目研究首先建立薑黃化學指紋圖譜資料庫和抗腫瘤活性資料庫；逐步回歸法等辨識分析與抗腫瘤活性相關的特徵峰；以辨識的特徵峰為自變數，神經網路模型等建模。及將指紋圖譜中所有特徵峰為自變數，PLSR非線性模型、支持向量機等建模。留一法交叉驗證以評價模型的預測精度。對比分析以選擇適合抗腫瘤活性預測的模型方法；利用模型進行薑黃指紋圖譜特徵峰及其組合的活性預測，對預測有活性的特徵峰及其組合進行各特徵峰的分離純化和成分鑑定，回響面試驗設計成分配伍試驗，並進行活性試驗驗證，最終獲得活性成分和活性成分配方，為抗腫瘤新藥發現奠定基礎。

結題摘要

本項目旨在突破中藥新藥發現須經大量分離和活性試驗篩選而得活性化合物的傳統方法理論，通過建立中藥定量組效關係模型，實現對中藥指紋圖譜特徵峰及其組合的活性預測，將活性預測前置到中藥分離之前，以提高新藥發現效率，力求取得理論範式和研究方法上的創新。本項目以抗腫瘤中藥薑黃為範例，首先，分別建立了藥材薑黃中薑黃素類提取物、薑黃揮髮油類、薑黃總提物的化學指紋圖譜資料庫和抗腫瘤活性資料庫。液質聯用定性了薑黃素類提取物中28種化合物，其中8種尚未見文獻報導，並解析了它們的二級質譜斷裂規律，內標法相對定量了26個色譜峰；氣質聯用定性了薑黃揮髮油中16種化合物，內標法相對定量了20個特徵峰；液質聯用和氣質聯用分析了48批次薑黃總提取物，定性了18種非揮發性成分和19種揮發性成分，內標法分別相對定量了22種非揮發性成分和21種揮發性成分。試驗結果均表明不同來源批次同等生藥量的同種提取物化學組成差異很大。MTT法評價了不同來源31批次薑黃素類提取物、31批次薑黃揮髮油類、48批次薑黃總提取物的抗腫瘤活性，試驗結果均表明不同來源批次同等生藥量的同種提取物對人宮頸癌HeLa細胞的抑制作用差異很大。其次，多元統計分析方法分別辨識了薑黃素類提取物、薑黃揮髮油類、薑黃總提物中具有顯著抗腫瘤活性成分。OPLS方法分別分析了此三類提取物的指紋圖譜特徵峰與其抗腫瘤活性之間的組效關係，根據VIP值辨識分析了具有顯著活性的化合物。辨識結果與CCA、雙變數相關分析法結果一致。再次，其他智慧型算法分別建立了薑黃素類提取物、薑黃揮髮油類、薑黃總提物抗腫瘤組效關係模型，MIV法分別辨識其顯著抗腫瘤活性成分。SVR、BPNN、GRNN等模型方法並結合參數最佳化算法PSO、GA、GS和k-fold 交叉驗證等分別為此三類提取物建立組效關係模型，評價並篩選出最優模型。結合MIV法辨識出顯著活性成分。最後，辨識成分活性試驗驗證及配伍最佳化。MTT法驗證了被辨識顯著活性成分薑黃素、去甲氧基薑黃素和雙去甲氧基薑黃素對人宮頸癌HeLa細胞的抑制作用。Design Expert 軟體創建這3種成分的3因素5水平回響曲面設計試驗，MTT法檢測20組配方的抑制率，建立三元二次方程得到潛在的最佳配方，通過活性試驗驗證了最佳配方。