中圖分類號(hào):R285文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2021.04.001
本指南遵守了世界中醫(yī)藥學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《世界中聯(lián)國際組織標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》和《標(biāo)準(zhǔn)制定和發(fā)布工作規(guī)范》(SCM 0001-2009),版權(quán)歸世界中醫(yī)藥學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)所有。
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代藥物系統(tǒng)性研究的新興、交叉、前沿學(xué)科,強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)層次和生物網(wǎng)絡(luò)的整體角度出發(fā),解析藥物及治療對(duì)象之間的分子關(guān)聯(lián)規(guī)律,被廣泛應(yīng)用于藥物和中藥活性化合物發(fā)現(xiàn)、整體作用機(jī)制闡釋、藥物組合和方劑配伍規(guī)律解析等方面,為中藥復(fù)雜體系研究提供了新思路,為臨床合理用藥、新藥研發(fā)等提供了新的科技支撐。
在大數(shù)據(jù)背景下,隨著網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的影響力和應(yīng)用日益廣泛,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在理論分析、算法發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用等方面面臨著重要的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。整合臨床、實(shí)驗(yàn)的海量數(shù)據(jù),結(jié)合科學(xué)驗(yàn)證,揭示藥物對(duì)疾病的調(diào)控機(jī)制,是網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究的主要任務(wù)。然而,目前網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究存在質(zhì)量良莠不齊、數(shù)據(jù)缺乏規(guī)范、科學(xué)檢驗(yàn)不足等問題,亟須建立嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范、科學(xué)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),以保障該新興學(xué)科的健康發(fā)展。
本文件以網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的核心理論“網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)”為基礎(chǔ),建立網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)評(píng)價(jià)的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn),推動(dòng)基于“網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)-系統(tǒng)調(diào)節(jié)”的研發(fā)模式成為更嚴(yán)謹(jǐn)、更科學(xué)、更普適的新一代藥物研究范式,推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)更規(guī)范地開展計(jì)算、實(shí)驗(yàn)、臨床應(yīng)用,促進(jìn)該學(xué)科快速、健康與有序發(fā)展。
由于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究的多樣性、復(fù)雜性,以及目前研究水平與條件的局限性,其評(píng)價(jià)方法尚有諸多問題亟待進(jìn)一步解決。本文件將結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究以及學(xué)科發(fā)展,不斷修訂和完善。
1 范圍
本文件規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究過程中數(shù)據(jù)收集、網(wǎng)絡(luò)分析,以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的原則、流程和評(píng)價(jià)指標(biāo)等內(nèi)容。
本文件適用于從事網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)及相關(guān)學(xué)科的研究或?qū)徳u(píng)人員,進(jìn)行中藥、植物藥、動(dòng)物藥、化學(xué)藥、生物藥等藥物作用分析,以及疾病機(jī)制分析。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 36344信息技術(shù) 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo);
GB/T 34945信息技術(shù) 數(shù)據(jù)溯源描述模型;
GB/T 6379測(cè)量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度(正確度與精密度);
AIOSS-01人工智能 深度學(xué)習(xí)算法評(píng)估規(guī)范;
GA/T 1587聲紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)測(cè)試規(guī)范。
3 術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)
融合系統(tǒng)生物學(xué)、生物信息學(xué)、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)等學(xué)科,從系統(tǒng)層次和生物網(wǎng)絡(luò)的整體角度出發(fā),解析藥物與治療對(duì)象之間的分子關(guān)聯(lián),揭示藥物的系統(tǒng)性藥理機(jī)制,從而指導(dǎo)新藥研發(fā)和臨床診療,是人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代藥物系統(tǒng)性研究的新興原創(chuàng)學(xué)科。
3.2 網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)
生物分子網(wǎng)絡(luò)中,能夠機(jī)制性關(guān)聯(lián)藥物與疾病,并定量表示藥物整體調(diào)節(jié)作用機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵環(huán)節(jié),包括關(guān)鍵分子、關(guān)鍵通路或關(guān)鍵模塊等。
3.3 物質(zhì)基礎(chǔ)
藥物所含化學(xué)成分及其相關(guān)屬性,包括化學(xué)物質(zhì)的名稱、類型、理化屬性、藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)等。
3.4 藥物靶標(biāo)
體內(nèi)能被藥物作用的生物分子,包含蛋白質(zhì)(Protein)、核糖核酸(RNA)、脫氧核糖核酸(DNA)等。
3.5 網(wǎng)絡(luò)分析
針對(duì)疾病相關(guān)或藥物干預(yù)的生物分子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度分析和挖掘,包括網(wǎng)絡(luò)基本分析(度、介數(shù)、聚集系數(shù)等網(wǎng)絡(luò)基本參數(shù))和網(wǎng)絡(luò)深度分析(網(wǎng)絡(luò)模塊、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)分析等)。
3.6 生物功能注釋
針對(duì)疾病相關(guān)或藥物干預(yù)的生物分子網(wǎng)絡(luò),應(yīng)用生物信息學(xué)方法,進(jìn)行生物通路(Pathway)、基因本體(GO)等功能注釋與富集。
3.7 生物功能預(yù)測(cè)
基于網(wǎng)絡(luò)分析的規(guī)律性結(jié)果,應(yīng)用生物信息、人工智能等進(jìn)行功能預(yù)測(cè)。
3.8 準(zhǔn)確率
正確檢出的信息數(shù)量與被檢索數(shù)據(jù)庫中相關(guān)信息總量的比率。
3.9 查準(zhǔn)率
經(jīng)驗(yàn)證正確檢出的信息量與檢出信息總量的比率(來源:GA/T 1587,3.13,有修改)。
3.10 查全率
正確的檢出信息量與被檢索數(shù)據(jù)庫中相關(guān)信息總量的比率,用于衡量信息檢索系統(tǒng)檢出信息的能力
(來源:GA/T 1587,3.14,有修改)。
注:查全率也稱召回率、靈敏度。
3.11 特異性
干擾物存在時(shí),分析系統(tǒng)可以正確區(qū)分或檢測(cè)被測(cè)量對(duì)象的能力。
3.12 F值
查準(zhǔn)率與查全率的加權(quán)調(diào)和平均值,用于評(píng)價(jià)分析方法的有效性。
公式為:F=(α2+1)×查準(zhǔn)率×查全率/α2×(查準(zhǔn)率+查全率)。
注:當(dāng)α=1時(shí),即為F1值
(來源:GA/T 1587,3.15,有修改)。
3.13 信度
在一定條件下,采用同樣方法對(duì)同一對(duì)象重復(fù)分析時(shí)所得結(jié)果的一致性及穩(wěn)定性程度。
3.14 效度
通過相應(yīng)分析方法或手段能夠準(zhǔn)確判斷出擬分析對(duì)象真實(shí)情況的有效程度。
3.15 一致率
在相同條件下,用某種分析方法重復(fù)分析同一受試對(duì)象時(shí),分析結(jié)論一致的比例。
4 評(píng)價(jià)要求
在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)評(píng)價(jià)中,要求從可靠性、規(guī)范性和合理性3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體要求如下:a)可靠性評(píng)價(jià):評(píng)估主要數(shù)據(jù)及其關(guān)聯(lián)信息的獲取、軟件算法與分析方法的設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證方法的選擇與模型構(gòu)建是否可靠、能否滿足分析要求。評(píng)價(jià)要素與評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇可參考附錄A中的表A1。b)規(guī)范性評(píng)價(jià):評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)信息的提取與轉(zhuǎn)換、軟件/算法的開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等流程是否規(guī)范,相關(guān)技術(shù)方法的應(yīng)用是否準(zhǔn)確,用于保障分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重現(xiàn)性,評(píng)價(jià)要素與評(píng)價(jià)指標(biāo)可參考附錄A中的表A2。c)合理性評(píng)價(jià):評(píng)估數(shù)據(jù)篩選與過濾、網(wǎng)絡(luò)分析指標(biāo)的選擇與閾值的確定、驗(yàn)證模型及檢測(cè)指標(biāo)的選擇等內(nèi)容是否合理性,評(píng)價(jià)要素與評(píng)價(jià)指標(biāo)可參考附錄A中的表A3。
5 評(píng)價(jià)內(nèi)容
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)評(píng)價(jià)內(nèi)容分為基礎(chǔ)性評(píng)價(jià)和擴(kuò)展性評(píng)價(jià),具體內(nèi)容參見表1。
5.1 基礎(chǔ)性評(píng)價(jià)
在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究中,針對(duì)不同的分析對(duì)象(疾病、藥物)和分析目的(數(shù)據(jù)庫開發(fā)、算法開發(fā)、機(jī)制研究、診療發(fā)現(xiàn)、藥物研發(fā)等),必須開展的評(píng)價(jià)內(nèi)容,以保證分析結(jié)果的真實(shí)可信。
5.2 擴(kuò)展性評(píng)價(jià)
在基礎(chǔ)性評(píng)價(jià)之上,針對(duì)不同的分析對(duì)象和分析目的,可選擇開展的評(píng)價(jià)內(nèi)容,使評(píng)價(jià)活動(dòng)更加深入和客觀,以提升網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果的可信度。
6 評(píng)價(jià)的技術(shù)內(nèi)容
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)評(píng)價(jià)的技術(shù)內(nèi)容分為數(shù)據(jù)收集、網(wǎng)絡(luò)分析和結(jié)果驗(yàn)證3個(gè)方面,具體內(nèi)容參見表2。
6.1 可靠性評(píng)價(jià)
6.1.1 數(shù)據(jù)收集
主要評(píng)價(jià)藥物的物質(zhì)基礎(chǔ)、生物靶標(biāo)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源及收集方法的可靠性。評(píng)價(jià)內(nèi)容如下:
1)數(shù)據(jù)來源,評(píng)價(jià)使用數(shù)據(jù)的出處,如文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)庫、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等;
2)數(shù)據(jù)信息,評(píng)價(jià)使用數(shù)據(jù)的整體情況,如數(shù)據(jù)總量、收集時(shí)間、相關(guān)數(shù)據(jù)庫版本等;
3)關(guān)聯(lián)信息,評(píng)價(jià)不同數(shù)據(jù)間進(jìn)行關(guān)聯(lián)的相關(guān)內(nèi)容,如關(guān)聯(lián)信息的數(shù)量、種類等。
本文件優(yōu)先推薦采用經(jīng)嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或權(quán)威文獻(xiàn)來源的數(shù)據(jù),對(duì)于軟件預(yù)測(cè)和非文獻(xiàn)來源的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù),應(yīng)盡量提供數(shù)據(jù)的可信度評(píng)價(jià),推薦采用高信度的數(shù)據(jù)。
6.1.2 網(wǎng)絡(luò)分析
評(píng)價(jià)生物靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析中新開發(fā)算法的可靠性,或擬選擇分析方法的正確性與穩(wěn)定性。主要評(píng)價(jià)內(nèi)容如下:
1)軟件算法,評(píng)價(jià)分析過程應(yīng)用的軟件或算法,如已成熟應(yīng)用的軟件或算法、原創(chuàng)的軟件或算法;
2)分析方法,評(píng)價(jià)分析過程采用的具體方法,如總體技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)研究思路等。
如果采用新開發(fā)的算法,常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括算法實(shí)現(xiàn)、功能的正確性,以及算法性能的準(zhǔn)確率、召回率和F值等。
如果將相關(guān)領(lǐng)域已成熟的分析方法應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析,建議采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)對(duì)擬選用的方法進(jìn)行可靠性分析,其中標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集應(yīng)參考數(shù)據(jù)收集進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)。
如果采用已有的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析方法,應(yīng)明確標(biāo)注該分析方法的出處。
6.1.3 結(jié)果驗(yàn)證
評(píng)價(jià)驗(yàn)證過程中,采用方法的可靠性、可重復(fù)性等,以保證驗(yàn)證結(jié)果和最終結(jié)論的可信度。主要評(píng)價(jià)內(nèi)容如下:
1)驗(yàn)證方法,評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證過程采用的具體方法,如文獻(xiàn)驗(yàn)證、計(jì)算機(jī)輔助驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、臨床試驗(yàn)等;
2)模型構(gòu)建,評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證過程采用的模型構(gòu)建方法與終點(diǎn)指標(biāo)。其中,評(píng)價(jià)模型包括計(jì)算機(jī)模型的構(gòu)建、體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷慕?、臨床研究隊(duì)列的入組等;終點(diǎn)指標(biāo)包括金指標(biāo)、代表性指標(biāo)等。
本文件優(yōu)先推薦采用體、內(nèi)外實(shí)驗(yàn)或臨床試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
6.2 規(guī)范性評(píng)價(jià)
6.2.1 數(shù)據(jù)收集
評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)收集過程中,數(shù)據(jù)信息的完整性、數(shù)據(jù)提取的明確性與數(shù)據(jù)處理的規(guī)范性。主要評(píng)價(jià)內(nèi)容如下:
1)信息提取,評(píng)價(jià)提取/獲取擬分析內(nèi)容相關(guān)信息的方法,如信息提取的規(guī)則、范圍等;
2)信息轉(zhuǎn)換,評(píng)價(jià)不同數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方式和方法,如不同數(shù)據(jù)庫信息的轉(zhuǎn)換、異常信息處理等。
6.2.2 網(wǎng)絡(luò)分析
評(píng)價(jià)分析流程的明確性、方法評(píng)價(jià)的規(guī)范性以及分析方法的可溯源性。主要評(píng)價(jià)內(nèi)容包括:
1)算法實(shí)現(xiàn),評(píng)價(jià)擬采用分析軟件或算法的實(shí)現(xiàn)過程,如軟件或算法的調(diào)用方式、原創(chuàng)算法的開發(fā)方法等;
2)分析路徑,評(píng)價(jià)進(jìn)行分析的主要過程,如網(wǎng)絡(luò)分析的流程等。
6.2.3 結(jié)果驗(yàn)證
驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的分析結(jié)果時(shí),評(píng)價(jià)采用操作流程和結(jié)果分析過程等驗(yàn)證流程的規(guī)范性,包括計(jì)算機(jī)模擬過程、體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)過程、臨床試驗(yàn)流程等。
6.3 合理性評(píng)價(jià)
6.3.1 數(shù)據(jù)收集
評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)收集過程中,針對(duì)信息的傳遞途徑、信息的處理過程等內(nèi)容進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)。要的評(píng)價(jià)內(nèi)容包括:
1)數(shù)據(jù)溯源,評(píng)價(jià)擬分析的數(shù)據(jù)能否追溯,如參考文獻(xiàn)具體信息、實(shí)驗(yàn)或臨床試驗(yàn)詳細(xì)結(jié)果等;
2)數(shù)據(jù)篩選,對(duì)擬分析數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇的相關(guān)過程進(jìn)行評(píng)價(jià),如篩選原則、篩選條件等。
針對(duì)藥效成分的篩選,應(yīng)充分考慮分析對(duì)象、吸收途徑、藥效部位、顯效成分、代謝形式、生物利用度、成藥性等影響藥效學(xué)行為因素,選取影響藥效學(xué)行為的參數(shù)進(jìn)行藥效成分篩選。
針對(duì)靶標(biāo)或靶標(biāo)間相互作用等信息的篩選,應(yīng)著重考察數(shù)據(jù)的可信度、獲取方法合理性等因素。
6.3.2 網(wǎng)絡(luò)分析
針對(duì)用于篩選重要作用靶標(biāo)(群)、關(guān)鍵藥效成分(群)等要素分析指標(biāo)進(jìn)行合理性評(píng)價(jià),包括軟件/算法參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)分析參數(shù)等。其中,網(wǎng)絡(luò)分析參數(shù)包括節(jié)點(diǎn)與邊的特征(如節(jié)點(diǎn)度、節(jié)點(diǎn)中心性、邊權(quán)重等)、網(wǎng)絡(luò)的凝聚性(如密度、聚類系數(shù)、子圖、連通性等)、網(wǎng)絡(luò)的可分割性(如層次聚類、譜分割等)、網(wǎng)絡(luò)模塊性、網(wǎng)絡(luò)基序等。
針對(duì)研究的具體疾病,應(yīng)該綜合考慮以上指標(biāo),建立合理的病證生物分子網(wǎng)絡(luò),確定適宜的網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)。
如使用全新計(jì)算方法確定藥效成分群與網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo),還應(yīng)該考察所選藥效成分及網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)的重要性。
6.3.3 結(jié)果驗(yàn)證
評(píng)價(jià)用于驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果的試驗(yàn)設(shè)計(jì)、檢測(cè)方法等具體實(shí)現(xiàn)過程的合理性。主要的評(píng)價(jià)內(nèi)容包括:
1)驗(yàn)證模型,評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證所采用的模型,如計(jì)算機(jī)模型、實(shí)驗(yàn)?zāi)P?、臨床研究隊(duì)列等;
2)檢測(cè)指標(biāo),評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證所參考的具體檢測(cè)指標(biāo),包括計(jì)算機(jī)模擬的輸出結(jié)果、算法效能的檢測(cè)指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)或臨床試驗(yàn)的檢測(cè)指標(biāo)等。
對(duì)于新開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析算法,需根據(jù)結(jié)果類型提供適宜的性能評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)其預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,必要時(shí)可采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行驗(yàn)證。
7 評(píng)價(jià)過程
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)評(píng)價(jià)的一般流程見圖1。
主要起草單位:清華大學(xué)、世界中醫(yī)藥學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)專業(yè)委員會(huì)。
參與起草單位:中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所、中國人民解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心、北京中醫(yī)藥大學(xué)、上海中醫(yī)藥大學(xué)、安徽中醫(yī)藥大學(xué)、天津中醫(yī)藥大學(xué)、浙江中醫(yī)藥大學(xué)、澳門大學(xué)、沈陽藥科大學(xué)、溫州醫(yī)科大學(xué)、遵義醫(yī)科大學(xué)、蘭州大學(xué)、北京交通大學(xué)、天津國際生物醫(yī)藥聯(lián)合研究院、清華-福州數(shù)據(jù)技術(shù)研究院。
主要起草人:李梢。
參與起草人(按姓氏拼音排序):陳宜濤、丁清揚(yáng)、戴建業(yè)、段賢春、胡元佳(中國澳門)、賴新星、劉清飛、牛明、項(xiàng)榮武、向錚、許海玉、王鑫、楊洪軍、楊擴(kuò)、楊銘、于海洋、張博、張鵬、張倩茹、趙慧輝、趙靜。
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