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研究目的:本研究基于肿瘤代谢重编程理论,运用生物信息学、整合药理学等多学科交叉融合研究模式探讨了西黄丸干预乳腺癌的药效物质基础及复杂分子机制,以期深入阐述乳腺癌代谢环境的改变,可视化乳腺代谢网络的相互作用机制,为西黄丸的现代化科学研究及临床应用提供理论基础,为构建中医药干预恶性肿瘤的现代化分子机制研究模式提供思路。研究方法:1、整合药理学平台下探讨西黄丸的“中药-成分-靶标-疾病”特征。通过检索“TCMSP”、“TCMID”、“TCM@taiwan”中药研究平台及“Pubmed”、“中国知网”文献数据库综合性整理了西黄丸中各个中药的活性成分,依据药代动力学指标进行活性鉴定;基于“TCMSP”、“Swiss Target Prediction”等平台,预测了西黄丸活性成分的推定治疗靶标,并通过“KEGG”及“GO”分析阐释了靶标的功能特性及通路特征;最后,构建“中药-成分”、“成分-靶标”、“靶标-通路”及“靶标-靶标”等相互作用网络,通过拓扑分析及模块分析探究网络特征。2、生物信息学技术探索乳腺癌的代谢相关分子发病机制。从“TCGA”数据库下载乳腺癌数据,对数据进行筛选及整理,获取乳腺癌的相关差异表达基因,并根据病理数据整理了乳腺癌的差异表达基因;从GSEA数据库下载了代谢通路相关基因,取交集后获得乳腺癌代谢差异表达基因,对基因进行通路分析并整理;最后,基于R语言分析获取乳腺癌中与生存相关的基因,以进行下一步分析。3、基于计算机分子对接技术筛选西黄丸作用于乳腺癌的代谢相关基因。从RCSB PDB平台下载基因的蛋白质晶体结构,从TCMSP平台下载西黄丸活性成分的“mol2”格式备用;运用SYBYL X.2.1.1软件的Surflex-Dock模块对“药物-靶标”进行分子对接,并获得Surflex-Dock得分;最后,获取结合度最高的西黄丸活性成分及基因,并使用Py MOL软件对对接结果进行进一步优化。4、实验验证西黄丸对乳腺癌细胞的药物活性。CCK8增殖实验探索不同浓度西黄丸对乳腺癌细胞MCF-7及MDA-MB-231细胞增殖的影响;划痕实验和侵袭实验被用来检测不同浓度西黄丸对MCF-7及MDA-MB-231细胞迁移能力及侵袭能力的影响;最后q RT-PCR及Western blot实验检测西黄丸干预下乳腺癌细胞代谢相关基因及蛋白的表达。研究结果:1.通过数据库检索、文献挖掘及蛋白质网络构建等整合药理学方法,共得到西黄丸的药物活性小分子53个,推定预测出西黄丸的治疗靶标318个,这些靶标主要富集在癌症及代谢的相关通路,包括PI3K-Akt信号通路、癌症中的蛋白聚糖、MAPK信号通路、癌症中的微小RNA等通路、AGE-RAGE信号通路、脂质和动脉粥样硬化通路等,这些研究表明西黄丸可用于肿瘤、代谢性疾病等疾病的临床治疗。2.通过分析乳腺癌高通量大数据,获取了乳腺癌代谢相关的差异表达基因445个,包括226个上调基因和219个下调基因,其中有35个基因与预后相关。445个基因参与了多种代谢产物及代谢过程相关酶的生成过程,涉及的主要代谢相关途径包括嘌呤代谢、嘧啶代谢、碳代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、果糖和甘露糖代谢、糖酵解/糖异生、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等途径,表明乳腺癌的发生发展分子机制中,代谢网络发生了重塑,对乳腺癌代谢网络的重编程的干预可能为乳腺癌的临床治疗提供思路。3.分子对接结果显示西黄丸中多种活性成分可作用于同一靶标,并且同一靶标可受多种成分的调控,例如10个西黄丸活性小分子与GGCT的对接结果大于7分,有6个西黄丸活性小分子与NUDT5的对接结果大于7,阐释了中药复方干预疾病“多成分-多靶标”的特性,表明了西黄丸可干预肿瘤代谢重编程,从而抑制乳腺癌的进展。4.实验研究结果显示西黄丸可抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移及侵袭。随后,采用q RT-PCR及Western Blot实验验证了西黄丸干预经典代谢通路代谢基因的分子机制。西黄丸干预后,MCF-7细胞中的GGCT和NUDT5表达被抑制,MDA-MB-231细胞中ALDOC及SHMT1的表达被激活,本研究发现GGCT和NUDT5在乳腺癌中高表达,并且与不良预后相关。西黄丸干预后,这些基因的表达发生了改变后,促进乳腺癌的肿瘤代谢重编程转变为抑制乳腺癌进展的有利因素。并且,我们将该整合药理学研究模式运用于三阴性乳腺癌,发现ALDOC及SHMT1在三阴性乳腺癌中低表达,并且与不良预后相关,进一步证明了该研究模式在探索中医药抗肿瘤分子机制中的可行性及有效性。结论:本研究基于整合药理学模式,从中药、成分、靶标、通路、疾病等方面阐释了西黄丸的药理特性;基于生物信息学高通量大数据分析,以肿瘤代谢重编程为切入点,阐释了乳腺癌的肿瘤代谢重编程分子机制;基于分子对接及实验验证技术,表明了西黄丸对乳腺癌代谢重编程的干预涉及到多种代谢过程,包括谷胱甘肽代谢（GGCT）、嘌呤代谢（NUDT5）、叶酸代谢（SHMT1）、糖酵解（ALDOC）等,从而促进乳腺癌的代谢网络向抑制乳腺癌进展的有利因素转变,从而抑制乳腺癌的发生发展分子机制。并且本研究所采用的多学科交叉研究模式为中医药抗肿瘤的现代化研究提供了思路。