《Industrial Crops and Products》：An integrated computational–analytical methodology combined with bioassays to investigate the biological activities of
Isodon serra (Maxim.) Kud?
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本研究针对溪黄草（Isodon serra）化学组成复杂、系统生物学活性解析不足的问题，结合计算分析与生物测定，对其270种化学成分、7901个潜在靶点及7663项功能进行了整合探究。结果表明，其乙醇提取物在抗菌（尤其抗金黄色葡萄球菌）、抗氧化及抗癌（尤其对HepG2细胞）方面表现卓越，凸显了该药用植物的多靶点治疗潜力，为天然产物的精准药理研究提供了新范式。
在传统医学宝库中，溪黄草（Isodon serra (Maxim.) Kud?）作为一种具有民族特色的药用植物，早已被用于抗炎、抗氧化等用途。然而，其背后庞大的化学成分家族如何与人体内复杂的生物系统对话，从而发挥多样的药理作用，却如同一座尚未完全绘制的“地图”。传统的单一研究方法往往难以系统揭示这种多成分、多靶点、多通路的复杂网络关系。特别是在资源有限的地区，缺乏标准品、数据库支持不足以及高昂的研究成本，进一步阻碍了对这类药用植物的深度探索。那么，能否借助现代大数据与计算分析的力量，更高效、更系统地解码溪黄草的药用奥秘，并实验验证其潜力呢？这正是由刘雅群、丁默、黄琼璐、谢承宇、李小敏、张佳晗、梁宏宣、黄镇江、陈奕存、谢承松、张珍霞、郑愈中（Yuzhong Zheng）等研究人员开展本项研究的出发点。他们的研究成果发表在《Industrial Crops and Products》期刊上，为理解溪黄草的多重生物活性提供了从计算预测到实验验证的完整证据链。
为开展这项研究，作者团队运用了几项关键的技术方法。首先，他们通过文献与数据库（如KNApSAcK、PubChem）检索，系统收集并整理了溪黄草的270种化学成分信息。其次，利用计算预测工具（如SwissTargetPrediction、STITCH、DrugBank）识别了与这些成分相关的潜在分子靶点，并进行了功能富集分析。接着，他们构建了“成分-靶点-功能”多层网络，并创新性地结合了Apriori关联规则挖掘、网络中心性分析和CRITIC（Criteria Importance Through Intercriteria Correlation）权重法，以客观量化网络中各元素的重要性并挖掘稳定关联。最后，通过体外生物测定（牛津杯法抗菌实验、DPPH/ABTS/·OH自由基清除等抗氧化实验、MTT法抗癌细胞实验）以及线虫（Caenorhabditis elegans）模型，对计算预测的核心生物活性（抗菌、抗氧化、抗癌）进行了实验验证。植物样本采自中国广东省潮州市。
研究结果部分通过多个维度揭示了溪黄草的生物活性网络：
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化学成分、靶点与功能的综合分析：研究共鉴定出270种化学成分，并预测到7901个潜在靶点及与之相关的7663项生物功能。平行关联分析显示，化学成分Loliolid和Emodin，以及靶点CA2、CA1、TNF、IL6等在网络中频繁出现，提示其可能扮演关键角色。
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溪黄草化学成分、靶点和功能模块的整合分析：
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平行关联分析：揭示了化学成分-靶点-功能之间的交互关系，并通过热图验证了关键数据点的重要贡献。
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分层分析：明确了溪黄草化学成分以萜类、挥发油、酚酸等为主；蛋白互作网络（PPI）分析识别出TP53、SRC、PRKACA等关键靶点；功能分类显示癌症相关功能最为突出。
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三方整合分析：以前件（成分/功能）和后件（靶点）进行关联规则挖掘，发现CA1与CA2之间存在强关联。基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析进一步指出，激素反应、蛋白磷酸化、神经活性配体-受体相互作用及癌症通路是关键通路。
- 3.
溪黄草的综合生物活性评价：
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抗菌活性评价：牛津杯法测试表明，溪黄草乙醇提取物对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）具有明显的浓度依赖性抑菌圈，对其它测试菌株也有抑制现象，而水提物活性较弱。
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抗氧化效能分析：DPPH、ABTS、羟自由基清除及总还原力测定均显示，乙醇提取物的抗氧化效率提升（60-85%）显著高于水提物（30-50%）。在线虫模型中，提取物处理提高了其繁殖力、存活率及抗氧化应激能力。
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对不同癌细胞系的抗癌功效：MTT实验显示，溪黄草提取物能显著降低HepG2、ECA109和HeLa细胞的存活率，并引起细胞形态学改变。乙醇提取物对三种癌细胞的半数抑制浓度（IC50）均低于水提物，且对肝癌细胞HepG2的抑制作用最强。
研究结论与讨论部分总结并强调了本项工作的重要意义。本研究通过整合多源生物数据与计算分析方法，系统构建了溪黄草的“成分-靶点-功能”网络，并预测其核心生物活性与炎症、氧化应激及肿瘤抑制相关。随后的抗菌、抗氧化、抗癌实验有力地验证了这些计算预测。研究表明，溪黄草的乙醇提取物在各项生物活性测试中均优于水提物，这可能是由于乙醇更有效地萃取了萜类、挥发油等中等极性活性成分。计算分析揭示的关键靶点（如TNF, IL6）和通路（如神经活性配体-受体相互作用、癌症通路）为理解其作用机制提供了线索。实验证实其对金黄色葡萄球菌有较强抑制作用，对肝癌细胞HepG2表现出较高敏感性，并在抗氧化模型中显示出保护效应。这项工作不仅深化了对溪黄草药理活性的理解，证实了其作为多功能天然资源的潜力，更重要的是展示了一种将大规模计算预测与针对性生物实验相结合的整合研究策略的有效性。这种策略为在资源有限条件下，系统研究成分复杂的传统药用植物提供了高效、精准的新途径，有助于推动其向现代药物开发和功能产品转化的进程。当然，研究也存在一些局限性，如对数据库已有成分的依赖、部分预测关联有待实验确证等，未来的研究可聚焦于关键活性成分的体内验证、多成分协同作用探索以及初步的安全性评价。
