3. 药物数据源调研与获取

药物知识图谱的质量上限,几乎在数据源选型阶段就已经被决定。构建者面对的不是“有没有数据”的问题,而是“哪些数据能合法、稳定、可追溯地进入图谱”的问题。本节按四类数据源展开:结构化数据库(DrugBank、PubChem、ChEMBL、TTD)、文献资源(PubMed、临床试验注册库)、专利数据、电子病历数据,重点说明各自的获取方式、接口形态与许可协议边界。

一、四类结构化数据库的定位差异

这四个库常被并列提及,但它们的知识边界并不重合,混用会导致实体对齐困难。

  • DrugBank:以“药物”为中心,覆盖已上市药、临床试验药和部分撤市药,核心价值在于药物—靶点—酶—转运体—代谢通路的关系,以及 ATC、CAS、UNII 等标识符。学术用途可申请免费许可,商业用途需付费授权,下载的 XML/CSV 全量数据受其许可条款约束,不得再分发。
  • PubChem:以“化学物质”为中心,包含化合物、物质、生物测定三大子库,规模最大,适合做化合物结构、同义词、CID 映射。数据大多为公共领域,但部分生物测定数据来自合作方,需逐条查看来源声明。
  • ChEMBL:以“生物活性”为中心,核心是化合物—靶点—活性值(IC50、Ki、EC50)三元组,附带测定类型、细胞系、文献出处。采用 CC BY-SA 4.0,允许商用但要求署名并以相同方式共享衍生数据。
  • TTD:以“治疗靶点”为中心,聚焦靶点与药物的对应关系及研发状态,适合补充靶点维度的覆盖,学术免费,再分发需遵守其使用条款。

实践中的常见做法是:以 DrugBank 或 ChEMBL 作为药物主表来源,用 PubChem 做结构标准化与同义词补全,用 TTD 校验靶点覆盖。四库的 ID 体系不同,必须建立映射表,例如 DrugBank ID ↔ ChEMBL ID ↔ PubChem CID ↔ TTD 靶点编号。

药物数据源获取路径与许可边界 DrugBank 药物·靶点·代谢 学术免费 / 商用付费 PubChem 化合物·物质·生物测定 公共领域为主 ChEMBL 化合物·靶点·活性值 CC BY-SA 4.0 TTD 治疗靶点·研发状态 学术免费 全量 XML / CSV 下载 需注册账号申请 PUG-REST / PUG-View 按 CID 批量查询 REST API / FTP 快照 按 target_chembl_id 拉取 网页检索 / 批量导出 靶点编号对齐 跨库标识符映射层 DrugBank ID ↔ ChEMBL ID ↔ PubChem CID ↔ TTD 靶点编号 ↔ CAS / UNII PubMed / 临床试验注册库 E-utilities:esearch → efetch 摘要可自由使用,全文需订阅 专利数据库 Google Patents / 国家知识产权局 著录项可用,权利要求需谨慎 电子病历数据 院内数据平台 / 伦理审批 去标识化后方可入库

二、文献资源的获取:从检索到结构化

PubMed 是药物知识图谱中“证据链”的主要来源。获取方式以 NCBI E-utilities 为主,典型两步:先用 esearch.fcgi 按检索式拿到 PMID 列表,再用 efetch.fcgi 以 XML 格式取回摘要、MeSH 词、作者、期刊等信息。示例检索式可写为:

term = (drug interaction[Title/Abstract]) AND ("2020"[Date - Publication] : "2025"[Date - Publication])
esearch: db=pubmed&term=...&retmax=500&retmode=json
efetch : db=pubmed&id=39000001,39000002&retmode=xml

需要注意三点:一是 NCBI 要求请求频率不超过每秒 3 次(无 API key)或 10 次(有 key),批量抓取必须加延时;二是摘要文本可自由使用,但全文受出版社版权保护,不能直接入库;三是 MeSH 词是很好的实体对齐锚点,例如 MeSH 中的“Drug Interactions”可直接映射到图谱的关系类型。

临床试验注册库(ClinicalTrials.gov、中国药物临床试验登记与信息公示平台)提供的是“在研药物—适应症—终点指标”的结构化记录,可通过其 API 按干预措施或适应症检索。这类数据对补充药物研发阶段信息很有价值,但注册信息由申办方自行填报,字段完整度参差,需做缺失值标记。

三、专利数据:可用但需克制

专利是药物化合物、晶型、适应症扩展的重要来源。Google Patents 提供公开检索与批量下载,国家知识产权局提供中国专利的著录项与法律状态。可安全使用的是:专利号、申请日、公开日、申请人、IPC 分类号、标题与摘要。需要谨慎的是权利要求书与说明书全文——其语言高度法律化,直接抽取“药物—靶点”关系容易产生误判,且大规模全文入库可能触及数据库服务条款。建议做法是:专利仅作为“佐证来源”记录在证据字段中,不单独作为关系断言的主依据。

四、电子病历数据:门槛最高的一类

电子病历包含真实世界的用药、诊断、检验与不良反应记录,是药物重定位和安全性信号挖掘的宝贵来源,但也是合规门槛最高的数据。获取路径通常是:医院数据平台提出申请 → 伦理委员会审批 → 签署数据使用协议 → 在院内安全环境内完成去标识化(去除姓名、身份证号、住院号、精确日期等 18 类标识符)→ 以脱敏后的结构化表或视图形式供研究使用。原始病历不得出院区,不得上传至公网环境。若涉及多中心数据,还需各中心分别审批,并明确数据不出域、只交换模型或统计结果的协作方式。

五、许可协议速查与选型建议

数据源典型获取方式许可要点可否商用
DrugBank注册申请后下载 XML/CSV学术免费,商用需授权,禁止再分发需付费
PubChemPUG-REST / FTP多数为公共领域,部分测定数据有单独声明一般可
ChEMBLREST API / FTP 快照CC BY-SA 4.0,需署名并相同方式共享可,需合规
TTD网页检索 / 批量导出学术免费,再分发受限需确认
PubMedE-utilities摘要可用,全文受出版社版权约束摘要可
临床试验注册库官方 API公开数据,需注明来源一般可
专利专利检索平台著录项可用,全文使用需评估谨慎
电子病历院内申请 + 伦理审批去标识化,不得出域,用途限定严格受限
选型时建议先明确图谱的用途:若用于学术研究,可优先组合 DrugBank + ChEMBL + PubChem + PubMed;若涉及商业产品,应尽早替换掉许可受限的数据源,或改为仅使用其公开标识符做映射,不复制其受保护的内容字段。
无论使用哪类数据源,都应在图谱中保留“来源标识 + 版本号 + 获取日期 + 许可类型”四个元字段。缺少来源追溯的知识图谱,在后续更新、审计和合规检查中会付出更高代价。

综合来看,药物数据源的获取不是一次性下载动作,而是一条“许可评估 → 接口调用 → 标识符映射 → 来源标注”的工程链路。把这条链路在项目初期就固定下来,后续的实体对齐、关系融合与版本更新才有稳定的基础。