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药物信息学作为一门交叉学科，涵盖了化学信息学、生物信息学及计算化学等学科内容，对药物的研究及开发具有非常重要的作用。本文以经典复方半夏泻心汤为例，应用药物信息学的理论与方法对其ADME性质进行了快速的评估，并系统探讨了其作用机理与配伍规律，全文的主要工作概括如下: 1.半夏泻心汤ADME性质的预测 目的:建立一套针对药物ADME数据的不平衡性及小样本高维数特征的预测性更强、适用范围更广的判别模型，并应用于半夏泻心汤化学成分的ADME性质预测。方法:通过文献及开源数据库建立各ADME性质标准化合物库（Caco2细胞渗透性共计1387个化合物、肠吸收特性共计734个化合物、P糖蛋白底物/非底物共计894个化合物、P糖蛋白抑制剂/非抑制剂共计2079个化合物、口服生物利用度共计1076个化合物）及半夏泻心汤化学成分数据库，运用遗传算法(GA)结合优化的样本重采样技术、分类器及集成规则建立的集成模型进行ADME性质预测。结果:建立的模型与已有的各预测模型相比，具有明显的性能优势:对Caco2细胞渗透性的两个测试集化合物的预测ROC曲线下面积AUC分别达到了0.8574与0.8602;对肠吸收特性的两个测试集化合物的预测ROC曲线下面积AUC分别达到了0.8968与0.9182;对P糖蛋白底物的两个测试集化合物的预测ROC曲线下面积AUC分别达到了0.8139与0.8311;对P糖蛋白抑制剂的三个测试集化合物的预测ROC曲线下面积AUC分别达到了0.8898、0.8874与0.8769;对口服生物利用度的两个测试集化合物的预测ROC曲线下面积AUC分别达到了0.7981与0.7821。使用该方法对半夏泻心汤的化学成分的ADME性质进行评估发现虽然大部分化学成分可能具有较高的膜渗透性，但是仅有较小的一部分具有较好的口服生物利用度，在对各ADME性质的相关性分析中发现，口服生物利用度与Caco2细胞渗透性及肠吸收特性有较高的相关性，但是与P糖蛋白的属性无必然的关联。在P糖蛋白属性的预测方面，大部分半夏泻心汤化合物为P糖蛋白非底物及非抑制剂。上述预测结果中的部分通过了文献的验证。 结论:本文建立的基于GA的集成模型有效解决了ADME数据不平衡、小样本、高维数的建模难题，可用于中药复方化学成分ADME性质的快速评估。 2.半夏泻心汤的网络药理学研究 目的:探讨中药复方网络药理学研究方法及技术方案，以半夏泻心汤为例，研究复方的作用机理、“异病同治”的分子机制及其配伍规律。 方法:通过文献及开源数据库建立半夏泻心汤化学成分靶标数据库，采用类药性评估结合二项分布的统计理论筛选复方主要的作用靶标及其活性成分。在多层次网络模型的基础上，采用重叠性分析、网络模块化分析、网络靶标的相关性分析及生物功能的富集分析等多种手段探讨复方作用机理及“异病同治”的分子机制。在探讨复方的配伍规律方面，以复方的主要治疗疾病结肠炎为基础，通过对各药物的作用机制分析发现各药物之间的关联性，应用随机游走算法(RW)评估各药物及不同组合（三个拆方:辛温开痞组、苦寒降逆组及甘滋补益组）与结肠炎靶标之间的相关性，并进行实验验证。本文提出使用整合因子法(IMS)对半夏泻心汤主要活性成分的协同性进行评估，提出应用基于诱导型矩阵补全算法(IMC)对半夏泻心汤的主要活性成分的新靶标进行预测。 结果:本文共得到72个半夏泻心汤的主要活性成分及140个复方的主要作用靶标。揭示了半夏泻心汤的分子机制及主要的信号通路22条（其中与TNF信号通路的关联度最高），同时阐明了半夏泻心汤与多种疾病（结肠炎、糖尿病及胃癌）共关联的分子机制，与疾病显著共关联的信号通路数在5～10个。在探讨复方的配伍规律中，发现各药物之间在信号通路上存在共关联性，其中半夏与干姜共关联性最强，各药物与结肠炎靶标之间的相关性强弱排序为半夏＞干姜＞黄连＞甘草＞黄芩＞大枣＞人参，这与半夏泻心汤对于疾病的治疗作用君药（半夏）＞臣药（干姜、黄连、黄芩）＞佐药（大枣、人参）＞使药（甘草）的顺序除了使药外基本一致，三个主要拆方的相关性排序为辛温开痞组＞苦寒降逆组＞甘滋补益组，并与实验验证的结果一致。IMS法对半夏泻心汤主要活性成分的协同性评估后，发现非同药的组合中有75.25％的组合显示存在潜在的协同性，这种协同机制很好地阐释了复方配伍的科学性。IMC法对半夏泻心汤的主要活性成分预测新靶标，得到12个新增靶标，通过对新增靶标的生物功能的富集分析，得到2条新增的关联信号通路（视黄醇代谢通路与AMPK信号通路）。 结论:网络药理学研究结合系列药物信息学方法能够从分子机制上阐明半夏泻心汤的配伍规律，及其“异病同治”的科学内涵，同时揭示了复方的一些临床新应用（如脂肪肝、肝纤维化、高血压、阿尔茨海默病等）的可能的生物分子机制，为“老方新用”提供了研究基础。