我国拥有极丰富的传统中药资源,是研发现代中药的重要战略资源。目前中药新药研发通常采用三种研究模式:一种是以临床有效的经方、验方按传统工艺研制成中成药;第二种是通过分离分析与药效筛选,找出中药的有效部位或有效单体化合物制成中药新药;第三种是在已有成方制剂基础上进行精制开发。这些中药新药研制方法技术水平偏低,缺乏新药设计技术支持。因此,发展现代中药新药发现与设计技术是我国医药领域的重大战略需求和科学研究前沿。如何从传统中药中发现有效组分,进而通过有效组分的配伍优化,设计出化学组成与作用机制相对明确的现代中药,是当前中药新药创制领域所面临的重要研究命题。本论文针对现代中药创制中的主要技术环节开展创新研究,将分析技术、生物技术与计算智能技术等相结合,创新发展了用于创制现代中药的多组分药物发现和优化设计方法,并成功应用于气血并治方、双丹方、复方丹参方等方剂的二次开发研究,发展形成了以方剂中有效组分创制现代中药的新模式。主要研究工作及创新研究成果包括:1.提出一种中药有效组分智能辨识方法。该方法将中药分离分析、药效评价实验与因果关系发现技术相结合,通过对化学组成与药效评价数据进行相关性分析,计算辨析出中药药效物质。该方法应用于研究人参提取物,辨识出具有抑制肿瘤细胞增殖作用的人参皂苷类成分;应用于研究双丹方,辨识出具有心肌保护作用的活性化合物;还将其用于研究气血并治方,发现了具有降脂作用的有效组分。应用研究结果表明,该方法能利用化学组成与药效评价数据较为准确地从药材或中药复方中寻找到有效组分或成分,为从传统中药中发现药效物质提供了一种新的技术手段。2.提出了基于定量组效关系建模的中药有效组分配伍优化设计方法。该方法通过建立中药组分配伍与药效间相关性定量模型,定量描述中药组分配伍与药效活性的相随变动关系,在此模型上用优化搜索算法对所有的组分配伍方案进行排序寻优,可设计得到有效组分的优化配伍。在气血并治方有效组分配伍优化中的应用结果表明,该方法可根据降脂及抗炎等指标设计得到药效优于原方的组分中药。3.研究建立了中药蛋白质组分析方法。运用该方法研究了双丹方抗急性缺血心肌作用机制,发现给药前后大鼠缺血心肌的23个差异蛋白,包括与呼吸链、三羧酸循环和β氧化等能量代谢相关的11个蛋白以及超氧化物岐化酶、Hsp27等与细胞氧化应激相关蛋白。通过对差异蛋白的功能分析,揭示了双丹方通过改善能量代谢、对抗氧化应激等途径抗急性心肌缺血的作用机制。4.运用中药蛋白质组分析方法研究复方丹参方保护心肌作用机制,鉴定出32个差异蛋白,并研究了复方丹参方对氧化应激相关的Hsp27蛋白表达及其翻译后修饰的影响。研究发现复方丹参方可通过调节能量代谢、抗氧化应激、保护线粒体功能和改善细胞结构等多个途径发挥心肌保护作用。