中世纪史料“大探险”：数据挖掘帮助发现有效药物成分

Posted 2021-04-27 DeepTech深科技

Lylye of Medicynes 是一部 15 世纪的手稿，收藏在英国牛津大学博德利图书馆。它是早期拉丁语疾病论文的中古英语译本，手稿中记录了案例研究和治疗方法。这部颇具影响力的手稿，被认为原本属于英国国王亨利六世的个人药剂师罗伯特·布鲁克。

 

研究中世纪医学治疗的历史学家们对 Lylye of Medicynes 非常熟悉。他们早就知道一些处方中所含的成分，如蜂蜜，具有抗菌特性。

 

但是，对于中世纪医学功效问题更为广泛深入的研究往往难以推进。宾夕法尼亚大学的艾琳·康奈利和来自英国华威大学的同事们表示：“中世纪欧洲医生和非专业人士使用的各类处方往往被视为安慰剂或迷信。”

 

现在这种观念真的要改变了。康奈利和同事表示，中世纪的处方采用了一种符合现代医学审查的合理治疗模式。他们的证据来自于对 Lyicye of Medicynes 中成分模式的数据挖掘工作，这项工作表明那些处方中原料网络具有显著的生物活性功能。

 

首先，这里有一些背景知识。Lylye of Medicynes 中包含有 360 个处方，每个配方都有标准的格式，从药物的类型（例如软膏或膏药）开始，然后指明该处方用药的疾病阶段、用药时间、并以成分列表结束。

 

对这个文本进行数据挖掘并非易事。这些处方中提到了超过 3,000 种用于治疗 113 种不同病症的成分。在这些病症中，有 30 种描述了诸如皮肤破损、化脓、发红、黑皮、恶臭、烫伤或者烧伤等症状，这些都是外部感染的症状。

 

其中的一大挑战是，文本中常常使用不同的单词和拼写来指代相同的成分。例如，草药茴香（fennel）被称为 fenel，feniculi，feniculum，marathri，maratri 和 maratrum。这些不同的用法都必须统一在同一个条目下。

 

但是，一种植物的各个部位可能含有不同的活性成分，这也必须列入考虑之中。所以，茴香根、茴香汁、茴香种子都必须单独列开。该团队还需要手动修正文本中不同的拼写变体。

 

在将所有成分标准化之后，该团队然后对它们所形成的关系网进行了研究。为此，他们为每一个成分创建了一个节点，当两种成分出现在同一个配方里时，就将它们连接起来。它们一起出现的次数越多，它们的连接就越强。搭建好这个网络之后，研究人员使用了一个标准的算法来寻找网络中的联系。

 

这些研究结果解读起来很有意思。研究人员说：“研究结果清楚地表明处方中存在层次结构。”

 

该网络中的每个社区都是由较小的社区组成，所有社区都有共同的成分核心。例如，一种成分组成的核心是由芦荟和“sarcocolla nutria”组成——这是一种由母乳与某种波斯树胶混合制成的胶体。

 

几种单一成分在网络中发挥着重要作用。这些成分包括蜂蜜、醋和石榴花。

 

该团队的下一步工作是寻找利用到这些成分组合的标志性处方。然后，在现代医学文献中搜索证据证明这些处方可能是有效的。

 

例如，书中的一个配方是漱口水，描述为治疗“脓疱、溃疡、脓肿（肿胀/炎症）、癌症、瘘管、疱疹（坏疽）和痈（化脓）”。

 

这种混合物是用“漆树、加勒、皮西迪亚（石榴皮或树皮）、石榴、乳香树脂（从乳香树上渗出的树脂）、乳香、藿香和藤蔓”制成的，还可能混合有亚硝酸盐或母乳。

 

一个重要的问题是，这其中是否有任何一个成分具有抗菌或免疫调节的作用。为了找到答案，康奈利和她的同事们在 Cochrane 系统评价数据库中进行了搜索，该数据库是一个著名的循证医学研究数据库。

 

事实证明，有充分证据表明其中一些成分具有疗效。众所周知，蜂蜜具有抗生素特性，英国国家健康服务中心经常将其用于伤口愈合。醋是一种很好的消毒剂，母乳中含有多种抗菌成分。胆汁也被认为是一种有效的杀菌剂。

 

然而，很少有证据证明芦荟、乳香、乳香和肌钙蛋白具有治疗作用。例如，在 Cochrane 中一条对芦荟伤口愈合作用的评价认为，相关的研究往往质量较差。因此，这些物质的效力仍然不明确。

 

然而，将单一漱口水中的特定成分结合起来显然是有道理的。它增加了冗余——如果一种成分不起作用，另一种成分可能会有效——并且它“可以通过同时攻击几种细胞靶标或允许特定成分分子的化学活化来增加针对特定目标微生物物种的功效，”康奈利等人表示。

 

他们得出的结论是，漱口水和其他类似的处方反映出了理性的医疗决策方法。

 

这是一项非常有趣的工作。这意味着，通常认为中世纪医学不过是心理安慰的传统观念，需要被重新考量了。研究人员说：“这项工作证明了使用复杂网络算法探索中世纪医学数据集的可能性，这些数据集可用于探索与传染病治疗相关的成分组合的潜在模式。”

 

此外，他们相信在中世纪文本中可能会有更多发现，包括发现现代科学尚不了解的新型抗生素的可能性。“利用数字技术将这些文本转变为适合定量数据挖掘的数据库，需要采用谨慎的跨学科方法，但它可能提供了一个看待中世纪的科学与理性的全新视角，”康奈利等人表示。

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