系统
药理学(Systems Pharmacology)是一门跨学科的科学,它结合了传统药理学、化学生物学、生物化学和结构生物学、基因组学、
病理学、医学等多个领域的知识,并融入了
应用数学、
计算机技术和
生物信息学的方法。这一学科致力于探索药物是如何影响人体各个系统的,而不是仅仅关注单一的
蛋白质药物反应。系统药理学利用生物信息学和
统计学的技术,整合并解释药物之间的相互作用网络。此外,系统药理学还可用于药物安全性评估,作为流行病学的一种补充。
系统药理学涉及药物的吸收(Absorption)分布(Distribution)代谢(
新陈代谢)及排泄(Excretion)过程的评价,这是药物发现过程中至关重要的一部分。药物分子只有克服ADME/T障碍,才能成为有活性的分子。这些分子与体内目标结合,从而产生药效,并在网络层面以及器官整体层面上与机体互动。因此,ADME/T评价、药物
计量学和药代计量学分析对于早期药物开发和
化学分子成药性具有重要意义。
系统药理学强调发现和阐明活性物质以及靶标的发现。传统方法通常是通过化学分析获得化合物,然后使用分子生物学和生物化学技术进行实验验证,寻找潜在的靶点。目前,网络靶标预测和药物-靶标关联已成为多靶标药物发现的新方向。
网络药理学是系统生物学的一个分支,主要研究疾病的发病机理、药物与机体的相互作用,并指导新药的研发。这种方法利用高通量组学数据、分子网络数据以及
计算机模拟分析,从静态和动态两个方面研究药物的作用机制,推动药物创新。
系统药理学还涉及到从系统层面揭示药物与生物系统内部基因、
蛋白质、生化网络等各种组成部分的时间顺序和空间位置上的相互关系和系统动力学功能。这种多层次的信息整合有助于理解生物系统的复杂生命行为,并实现对生物系统的干预、改造和修复。
系统药理学的概念最早由
曾邦哲(
曾杰)在1992年
广州市召开的首届全国中西医学比较研讨会上提出。他在会上介绍了系统医药学的概念和模型,运用
图论和网络
拓扑学方法,探讨了神经、内分泌、免疫与血管系统的功能活动与代谢器官的物质、能量代谢系统
稳态模型,以及神经、内分泌与免疫细胞系统与基因、
蛋白质、脂质等分子系统的双向调节生命活动与发育的过程。此后,美国国立卫生研究院(NIH)分别在2008年和2012年举办了第一届和第二届定量与系统药理学研讨会,邀请了学术界、工业界和政府机构(包括
美国食品药品监督管理局)的专家共同探讨药物研发的新趋势。经过一年半的讨论和咨询,《定量与系统药理学白皮书》发布,标志着系统药理学作为一个新学科的正式确立。
《CPT: Pharmacometrics \u0026 Systems Pharmacology》是一份跨学科的期刊,专注于报道在人类
药理学、生理学和治疗学中使用的量化方法的进步。
中药系统药理学是针对中药这一复杂的多组分、多靶点体系所发展的研究方法。由于中药成分复杂,系统庞大,对其作用机制的研究极具挑战性。中药系统药理学提供了新的研究途径和视角,通过系统药理学技术,研究中药活性物质及其组合、识别药效成分的靶点,以及药效物质与疾病的关系,建立了基于系统水平的中药药效学和中医药基础理论。中药系统药理学的目标是开发适用于中药复杂体系研究的数学和计算模型,建立模型内多个元素(药物分子、靶标、
细胞、组织、器官等)间的相互作用,以便阐明和预测药物疗效和毒性,并最终构建跨越分子、细胞、组织和患者间知识差异的多维模型,实现评价靶标筛选和测试验证治疗思路的临床前和临床研究的系统理论和方法。中药系统药理学还将为中药活性组分筛选、系统靶标发现、中医基础理论研究如复方配伍、性味归经、病证关联等提供新的工具。其中,中药系统药理学数据库和分析平台(TCMSP)集成了药效学、药动学以及网络、组学以及系统分析,形成了一个统一的、完整的、可用于中药药理学、药效学预测和验证研究的系统模型。
系统药理学的应用不仅限于药物发现和开发,还包括药物安全性评估。
欧盟不良反应数据库(EU-ADR)已经成功地将系统药理学纳入其信号实体化的流程中,这表明系统药理学在药物安全领域的价值得到了认可。