研究背景中药复方干预疾病的过程具有“多途径、多成分、多靶点”的特征,在不同视角下对该过程的研究对于深入了解中药复方的作用机理具有重要意义。复杂和非线性的系统状态变化过程中可以表现出由一个状态向另一个状态过渡的临界点,在临界点附近复杂系统的状态会发生突然的转变。自上个世纪八十年代自组织临界性的概念提出以来,各领域学者对复杂系统在临界点的特性做了大量的研究。临界点反映出系统从微观到宏观,性质属性的质的突破,在这种临界态势下,系统具有最大的复杂性、演化性和创新性。不论是对于疾病的发展进程还是对于疾病的治疗进程,分析这种非线性系统的临界突变对于揭示其复杂分子机制具有重要的价值。冠心病慢性稳定性心绞痛（SAP）是一种常见的致残性疾病,中医将其诊断为胸痹。在我国,丹红注射液（DHI）等中药复方被广泛应用于SAP的治疗,DHI治疗在缓解SAP临床症状以及改善远期终点事件等方面均具有一定的优势,然而,具体的相关分子作用机制仍不确切。研究目的本研究在动态网络生物标志物（DNB）方法基础上,引入生物分子网络的结构信息,以DHI治疗SAP的临床试验高通量基因表达数据为研究对象,构建可以识别中药复方干预疾病的小样本基因数据的疗效临界点的方法,并进一步阐明DHI治疗SAP的药理作用机制。研究方法本研究使用DHI治疗SAP的临床研究结果,以多中心临床试验中两个中心62例患者的转录组测序数据,使用WGCNA方法对各疗效组基因划分模块,通过统计学方法（肯德尔、斯皮尔曼相关性分析以及线性相关性分析）识别出可以表征模块网络结构的拓扑参数。接下来,我们通过理论与公式的推导,在DNB方法的基础上,构建了基于高通量基因表达数据与网络结构信息来识别疗效临界变化的新方法,Module Structure-DNB（MS-DNB）方法,该方法解决了临床试验数据小样本的问题。使用MS-DNB方法分析DHI治疗SAP的各疗效组基因表达数据,我们识别出不同疗效发生临界性变化的疗效组,并对临界疗效模块进行了GO功能富集分析和文献验证。最后我们使用一组小鼠弥漫性大细胞淋巴瘤（DLCL）的高通量数据对MS-DNB方法的准确性进行了初步的验证。研究结果1使用DHI干预SAP的试验组取得了显著的疗效,同时患者个体间疗效有一定的差异。依据心绞痛发作频率变化量（AF）评分,将试验组与对照组患者分为恶化、无效、好转、有效以及显效5个疗效组。2对各疗效组进行模块划分后,分析模块的结构参数,通过统计学方法筛选能够表征网络结构信息的参数,最终选择纳入网络密度和网络异质性两个指标。3通过理论与公式的推导,我们将网络密度和网络异质性引入MS-DNB方法,以识别中药复方治疗疾病的疗效临界点。该方法解决了 DNB方法难以分析小样本数据的困难,分析结果显示有效组是各组疗效变化的临界点,并且识别出一个由22个基因组成的临界疗效模块。4 通过对临界疗效模块的GO功能富集分析发现,共富集到28个GO功能条目,多数GO条目与冠心病心绞痛的病理机制高度相关,其中有少量条目有文献验证与DHI相关。其中关联基因最多的条目为single-organism cellular process（GO:0044763）和biological regulation（GO:0065007）条目,各与13个临界疗效模块中的基因有关。5 通过对临界疗效模块的文献验证发现,MALAT1、KIR2DS2以及CXCL5各有9、2、6篇与冠心病心绞痛相关的文献报道。3个基因均与慢性炎症反应有关,提示热毒血瘀证可能是冠心病心绞痛血瘀证的一个重要证型。6使用MS-DNB方法处理DLCL小鼠高通量基因表达谱数据集,结果表明,边缘案例期被识别为临界点,这个结果与DNB方法识别出的结果是一致的,且与动物实验结果相符。结论1.多中心临床试验主要疗效指标的结果显示,DHI治疗SAP有明确疗效,然而以AF分组的5个不同疗效组之间的疗效差异较为明显。2为了分析不同疗效组间疗效变化的临界性,我们提出了一种基于基因表达与生物网络结构识别系统变化临界点的方法,即MS-DNB方法,该方法通过加入网络结构信息,解决了对小样本数据难以识别临界点的问题。3使用MS-DNB方法分析DHI治疗SAP的基因表达数据,结果证实了有效组为疗效变化的临界点,并发现了一个由22个基因组成的临界疗效模块。4通过对临界疗效模块进行GO功能富集分析以及文献验证,我们发现了该模块与冠心病心绞痛慢性炎症与细胞自噬等机制相关,提示了慢性炎症反应在CAD等疾病中具有重要意义,热毒血瘀可能是形成血瘀证的重要机制,有进一步深入挖掘的价值。5 MS-DNB方法为探索中医多靶点药物治疗SAP等复杂疾病的动态疗效药理机制提供新的视角和思路。