[发明专利]一种基于系统动力学的治愈性药物设计方法

权利要求书

1.一种基于系统动力学的治愈性药物设计方法，其特征在于：通过系统结构整体水平和动力学角度，打破疾病顽固状态，从而设计针对复杂性疾病的治愈性药物。

2.根据权利要求1所述的一种基于系统动力学的治愈性药物设计方法，其特征在于：构建表征疾病发生发展的生物分子调控网络，将生物分子调控网络进行布尔建模，计算这个网络的状态空间。

3.根据权利要求1所述的一种基于系统动力学的治愈性药物设计方法，其特征在于：根据吸引子理论，用吸引子来表征疾病顽固状态，采用吸引子地形图分析技术识别疾病吸引子，以消除或减弱湿证吸引子状态为目标，识别关键节点，从而找到打破疾病顽固状态的干预措施。

4.根据权利要求1-3所述的任一种基于系统动力学的治愈性药物设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)构建表征疾病发生发展的生物分子调控网络

通过TTD数据库提取某一疾病的治疗靶点，再通过DISNOR，CIDeR，DisGeNET，diseasenet，genecards等疾病数据库提取出该疾病的相关基因，接下来从KEGG，Reactome等数据库提取该疾病相应治疗靶点和相关基因的通路信息进行整理，最后利用实体语法系统推断分子之间的调控关系，构建包含疾病治疗靶点在内的分子调控网络。

(2)将分子调控网络进行布尔建模，计算这个网络的状态空间

为了研究网络的动态性特征，将上述分子调控网络进行布尔建模，计算整个网络的状态空间。计算规则如下：节点之间的关系根据作用类型：激活作用、抑制作用、无作用分别表示为1，-1以及0。每个节点有0或1两种表达状态，在某一时刻该节点作为目标节点时的状态由对其有调控作用的源节点共同决定。

(3)通过吸引子地形图分析，识别疾病吸引子利用定性推理和定性仿真技术从每一个整体状态开始定性仿真，得到所有整体状态之间的演化关系，这种整体状态演化关系可以用有向网络的形式来表达，节点为细胞间通讯网络的各种整体状态，有向边表达一个整体状态可以向里一个整体状态演化。在此整体状态中，有一些节点，只有输入边，没有输出边，这样的节点成为吸引子，包含吸引子和所有其他整体状态在内的网络图称为“吸引子地形图”，它清晰地表达了吸引子和其他各种整体状态的演变关系。

(4)以消除或减弱湿证吸引子状态为目标，识别关键节点。

疾病吸引子为“不期望”的网络状态，如果能通过干预节点或边使其转变为“期望的”吸引子状态，则称这节点为关键控制节点，即治愈疾病的关键靶点。运用遗传算法和吸引子地形图分析相结合来辨识能够实现这一目标的关键控制点。首先针对“不期望”的疾病吸引子，建立其各种可能的干预方案(明确对组合中的每一个节点是上调还是下调)，然后利用定性仿真建立这种干预方案下的吸引子地形图，从此地形图中查询是否还有原疾病吸引子，若无，则该干预方案即为有效方案，若仍然存在原疾病吸引子，则返回遗传算法，经优化后重新选择新的干预方案，直至得到使原疾病吸引子消除的干预方案。