JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
自动翻译
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
医学

Ağ Farmakolojisi Akciğer Adenokarsinomuna Karşı Trikosantiz-Fritillaria Thunbergii Etki Mekanizmasının Tahmini ve Deneysel Validasyonu

Published: March 03, 2023
doi:
10.3791/64847
, , ,
1Dongzhimen Hospital affiliated to Beijing University of Chinese Medicine, 2Traditional Chinese Medicine Department,Peking University People’s Hospital

Summary

Bu çalışma, ağ farmakolojisi ve deneysel doğrulamaya dayanarak akciğer adenokarsinomunun tedavisinde Trichosanthes-Fritillaria thunbergii’nin mekanizmasını ortaya koymaktadır. Çalışma ayrıca, PI3K / AKT sinyal yolunun Trichosanthes-Fritillaria thunbergii’nin akciğer adenokarsinomunun tedavisinde etkisinde hayati bir rol oynadığını göstermektedir.

Abstract

Akciğer adenokarsinomunun (LUAD) tedavisinde Trichosanthes-Fritillaria thunbergii’nin mekanizmasını ağ farmakolojisi ve deneysel doğrulamaya dayalı olarak incelemeyi amaçladık. Trichosanthis ve Fritillaria thunbergii’nin etkili bileşenleri ve potansiyel hedefleri, geleneksel Çin tıbbının yüksek verimli deney ve referans rehberliğinde (HERB) veritabanı ve benzerlik topluluğu yaklaşımı (SEA) veritabanı ile toplandı ve LUAD ile ilgili hedefler GeneCards ve İnsanda Çevrimiçi Mendel Kalıtım (OMIM) veritabanları tarafından sorgulandı. Cytoscape yazılımı tarafından bir ilaç-bileşen-hastalık-hedef ağı oluşturulmuştur. Protein-protein etkileşimi (PPI) ağı, gen ontolojisi (GO) fonksiyonu ve Kyoto Genler ve Genomlar Ansiklopedisi (KEGG) yol zenginleştirme analizleri, çekirdek hedefleri ve anahtar yolları elde etmek için yapılmıştır. Sonraki deneysel doğrulama için Trichosanthes-Fritillaria thunbergii ve A549 hücrelerinin sulu bir ekstraktı kullanıldı. HERB veri tabanı ve literatür taraması yoluyla, 31 etkili bileşik ve Trichosanthes-Fritillaria thunbergii’nin 157 potansiyel hedef geni tarandı, bunlardan 144’ü akciğer adenokarsinomunun tedavisinde Trichosanthes-Fritillaria thunbergii’nin düzenleyici hedefleriydi. GO fonksiyonel zenginleştirme analizi, Trichosanthes-Fritillaria thunbergii’nin akciğer adenokarsinomuna karşı etki mekanizmasının esas olarak protein fosforilasyonu olduğunu göstermiştir. KEGG yol zenginleştirme analizi, akciğer adenokarsinomunun Trichosanthes-Fritillaria thunbergii ile tedavisinin esas olarak PI3K / AKT sinyal yolunu içerdiğini göstermiştir. Deneysel doğrulama, Trichosanthes-Fritillaria thunbergii’nin sulu bir ekstraktının A549 hücrelerinin çoğalmasını ve AKT’nin fosforilasyonunu inhibe edebileceğini göstermiştir. Ağ farmakolojisi ve deneysel doğrulama yoluyla, PI3K / AKT sinyal yolunun akciğer adenokarsinomunun tedavisinde Trichosanthes-Fritillaria thunbergii’nin etkisinde hayati bir rol oynadığı doğrulanmıştır.

Introduction

Akciğer kanseri, skuamöz hücreli karsinom, adenokarsinom, büyük hücreli karsinom ve küçük hücreli karsinom1 dahil olmak üzere akciğer bronşiyal mukozasından köken alan malign tümörleri ifade eder. Akciğer adenokarsinomu (LUAD) en sık görülen akciğer kanseri türüdür ve toplam akciğer kanseri vakalarının yaklaşık% 40’ını oluşturur2. Çoğu hastaya ileri evrede tanı konulur veya uzak metastazı vardır ve bu nedenle ameliyat fırsatını kaybeder3. Mevcut klinik tedavide, eşzamanlı kemoradyoterapi LUAD tedavisinde en yaygın stratejidir, ancak ciddi advers reaksiyonlar nedeniyle uygulaması sınırlıdır4.

Geleneksel Çin tıbbı (TCM), LUAD hastalarının klinik semptomlarını etkili bir şekilde hafifletebilir ve radyoterapi ve kemoterapinin neden olduğu advers reaksiyonları azaltabilir ve böylece bir araştırma noktası haline gelmiştir 5,6,7. Geleneksel Çin tıbbında, akciğer kanseri “akciğer birikimi” ve “pulmoner petroz” kategorisine aittir. Qi eksikliği ve balgam, staz ve zehir etkileşimi akciğer kanserinin patogenezinde önemlidir. Bu nedenle, Qi’yi tonlamak ve balgam ve kan stazını ortadan kaldırmak, TCM teorisi9’a göre akciğer kanseri için ana klinik tedavi8 yöntemidir. Trichosanthes kirilowii Maxim (Gualou) ve Fritillaria thunbergii Miq (Zhebeimu), akciğer kanseri tedavisinde yaygın bir ilaç çiftini temsil eder ve bu kombinasyon, ısıyı temizleme ve balgam10,11,12’yi azaltma etkilerine sahiptir. Bununla birlikte, etki mekanizması hala belirsizdir ve daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir.

Ağ farmakolojisi, çoklu ilaçlar ve hastalıklar arasındaki karmaşık ağ ilişkilerini ortaya çıkarmayı amaçlayan sistem biyolojisi ve çok yönlü farmakoloji teorisine dayanan kapsamlı bir yöntemdir13. Geleneksel Çin reçeteleri çok bileşenli ve çok hedefli olma özelliklerine sahiptir, yani ağ farmakolojisi çalışması için çok uygundurlar14,15. Son zamanlarda, ağ farmakolojisi TCM formüllerinin çalışmasında güçlü bir yaklaşım olarak ortaya çıkmış ve bir araştırma noktası haline gelmiştir16,17.

Bununla birlikte, bildiğimiz kadarıyla, ağ farmakolojisi ile ilgili tüm araştırmalar metin olarak sunulmaktadır. Bu teknolojiyi video yoluyla sunmak, öğrenme eşiğini büyük ölçüde azaltacak ve bu makalenin avantajlarından biri olan bu teknolojinin tanıtımını kolaylaştıracaktır. Bu çalışmada, ağ farmakolojisi tahmini ve deneysel validasyonu gerçekleştirmek için akciğer adenokarsinomuna karşı Trichosanthes-Fritillaria thunbergii’yi örnek olarak aldık.

Protocol

Tüm ağ farmakolojisi prosedürleri, Ağ Farmakolojisi Değerlendirme Yöntemleri Kılavuzu18’e uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Tüm deneysel prosedürler Pekin Çin Tıbbı Üniversitesi’nin laboratuvar yönetimi yönetmeliklerine uygun olarak gerçekleştirilmiştir. 1. Ağ farmakolojik tahmini Aktif bileşenlerin seçimiHERB veritabanını (http://herb.ac.cn)19 açın ve iki ilacın bileşenlerini elde…

Representative Results

21 Trichosanthes-Fritillaria thunbergia bileşeni ve 144 karşılık gelen hedef dahil olmak üzere toplam 31 Trichosanthes-Fritillaria thunbergia ile ilişkili aktif bileşen tanımlanmıştır. Genel olarak, sırasıyla GeneCards veritabanından ve OMIM veritabanından 9.049 ve 67 LUAD ile ilişkili gen çıkarıldı. Kopyalanan genleri sildikten sonra, LUAD ile ilgili 9.057 gen tanımlandı. LUAD ile ilişkili genlerin ve Trichosanthes-Fritillaria thunbergii aktif bileşen ile iliş…

Discussion

Genel olarak, tam bir ağ farmakolojisi çalışması, veritabanlarından aktif bileşenlerin tanımlanmasını, aktif bileşenlere ve hastalıklara karşılık gelen hedeflerin elde edilmesini, bir ilaç-bileşen-hastalık-hedef ağının oluşturulmasını ve çekirdek hedeflerin ve yolların tahmin edilmesini içerir. Aktif bileşenler ve çekirdek proteinler arasındaki ilişki (moleküler kenetlenme) bilgisayar teknolojisi tarafından önceden tahmin edilir ve son doğrulama bir deney kullanılarak gerçekleştirili…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma Pekin Çin Tıbbı Üniversitesi İnovasyon Eğitim Programı (No: 202110026036) tarafından desteklenmiştir.

Materials

0.25% trypsin-EDTA Gibco R001100
A549 cell line Procell CL-0016
AKT antibody CST 4691S
BCA Protein Assay Kit Solarbio PC0020
Chemiluminescence detection system Shanghai Qinxiang Scientific Instrument Factory ChemiScope 6100
Dulbecco's modified eagle medium (DMEM) Solarbio 11995
Enhanced chemiluminescence (ECL) kit  ABclonal RM00021
Fetal bovine serum ScienCell 0025
HRP Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) ABclonal AS014
MTS assay kit Promega G3580
p-AKT antibody CST 6040S
Penicillin streptomycin Gibco C14-15070-063
Phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF) Solarbio P0100
Phosphatase inhibitor Beyotime P1081
Phosphate buffered saline (PBS) Solarbio P1020
Polyvinylidene difluoride (PVDF) membranes Millipore ISEQ00010
RIPA lysis solution Solarbio R0010
Rotary evaporator Shanghai Yarong Biochemical Instrument Factory RE52CS-1
Vacuum freeze-drying mechanism Ningbo Scientz Biotechnology SCIENTZ-10
β-Actin antibody ABclonal AC026
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Thai, A. A., Solomon, B. J., Sequist, L. V., Gainor, J. F., Heist, R. S. Lung cancer. The Lancet. 398 (10299), 535-554 (2021).
  2. Sinha, A., et al. Early-stage lung adenocarcinoma MDM2 genomic amplification predicts clinical outcome and response to targeted therapy. Cancers. 14 (3), 708 (2022).
  3. Howlader, N., et al. The effect of advances in lung-cancer treatment on population mortality. The New England Journal of Medicine. 383 (7), 640-649 (2020).
  4. Hirsch, F. R., et al. Lung cancer: Current therapies and new targeted treatments. The Lancet. 389 (10066), 299-311 (2017).
  5. Liu, J., et al. Comprehensive treatment with Chinese medicine in patients with advanced non-small cell lung cancer: A multicenter, prospective, cohort study. Chinese Journal of Integrative Medicine. 23 (10), 733-739 (2016).
  6. Xiao, Z. W., et al. Comprehensive TCM treatments combined with chemotherapy for advanced non-small cell lung cancer: A randomized, controlled trial. 医学. 100 (18), 25690 (2021).
  7. Li, Y., et al. Effectiveness of traditional Chinese medicine on chemoradiotherapy induced leukaemia in patients with lung cancer: A meta-analysis. Journal of Traditional Chinese Medicine. 38 (5), 661-667 (2018).
  8. Yuan, F., et al. Therapeutic effect and apoptosis mechanism of lung-tonifying and expectorant decoction on lung cancer rats with Qi deficiency and blood stasis. Asian Pacific Journal of Tropical Medicine. 8 (11), 983-988 (2015).
  9. Zhang, Y. L., Liang, Y. E., He, C. W. Anticancer activities and mechanisms of heat-clearing and detoxicating traditional Chinese herbal medicine. Chinese Medicine. 12, 20 (2017).
  10. Wang, T. B., et al. Exploring the rules of application of RONG Yuan-ming in the treatment of non-small cell lung cancer. Guiding Journal of Traditional Chinese Medicine and Pharmacy. 25 (14), 22-25 (2019).
  11. Chen, T. T., Wang, Y., Tian, T. Medication regularity and mechanism of traditional Chinese medicine in treating lung cancer. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae. 24 (11), 206-210 (2018).
  12. Shen, C. J. Analysis of the rule of Chinese medicine in treating lung cancer. Journal of Shandong University of Traditional Chinese Medicine. 35 (2), 127-129 (2011).
  13. Yang, X. Y., et al. Evidence-based complementary and alternative medicine bioinformatics approach through network pharmacology and molecular docking to determine the molecular mechanisms of Erjing pill in Alzheimer’s disease. Experimental and Therapeutic Medicine. 22 (5), 1252 (2021).
  14. Chen, G. Y., et al. Network pharmacology analysis and experimental validation to investigate the mechanism of total flavonoids of Rhizoma Drynariae in treating rheumatoid arthritis. Drug Design Development and Therapy. 16, 1743-1766 (2022).
  15. Chen, G. Y., et al. Integrating network pharmacology and experimental validation to explore the key mechanism of Gubitong recipe in the treatment of osteoarthritis. Computational and Mathematical Methods in Medicine. 2022, 7858925 (2022).
  16. Xie, G. G., et al. A network pharmacology analysis to explore the effect of Astragali Radix-Radix Angelica Sinensis on traumatic brain injury. BioMed Research International. 2018, 3951783 (2018).
  17. Chen, G. Y., et al. Prediction of Rhizoma Drynariae targets in the treatment of osteoarthritis based on network pharmacology and experimental verification. Evidence Based Complementary and Alternative Medicine. 2021, 5233462 (2021).
  18. World Federation of Chinese Medicine Societies. Network pharmacology evaluation methodology guidance. World Chinese Medicine. 16 (4), 527-532 (2021).
  19. Fang, S. S., et al. A high-throughput experiment- and reference-guided database of traditional Chinese medicine. Nucleic Acids Research. 49, 1197-1206 (2021).
  20. Chen, G. Y., et al. Network pharmacology-based strategy to investigate the mechanisms of Cibotium barometz in treating osteoarthritis. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2022, 1826299 (2022).
  21. Yu, J. H., et al. ZiYinHuaTan recipe inhibits cell proliferation and promotes apoptosis in gastric cancer by suppressing PI3K/AKT pathway. BioMed Research International. 2020, 2018162 (2020).
  22. Daina, A., Michielin, O., Zoete, V. SwissADME: A free web tool to evaluate pharmacokinetics, drug-likeness and medicinal chemistry friendliness of small molecules. Scientific Reports. 7, 42717 (2017).
  23. Keiser, M. J., et al. Relating protein pharmacology by ligand chemistry. Nature Biotechnology. 25 (2), 197-206 (2007).
  24. Safran, M., et al. GeneCards Version 3: The human gene integrator. Database. 2010, (2010).
  25. Amberger, J. S., Hamosh, A. Searching Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM): A knowledgebase of human genes and genetic phenotypes. Current Protocols in Bioinformatics. 58, 1-12 (2017).
  26. Mering, C. V., et al. STRING: Known and predicted protein-protein associations, integrated and transferred across organisms. Nucleic Acids Research. 33, 433-437 (2005).
  27. Zhou, Y. Y., et al. Metascape provides a biologist-oriented resource for the analysis of systems-level datasets. Nature Communications. 10, 1523 (2019).
  28. Pundir, S., et al. UniProt protein knowledgebase. Methods in Molecular Biology. 1558, 41-55 (2017).
  29. Burley, S. K., et al. Protein data bank (PDB): The single global macromolecular structure archive. Methods in Molecular Biology. 1607, 627-641 (2017).
  30. Welsh, L. C., Welsh, M. VEGFA and tumour angiogenesis. Journal of Internal Medicine. 273 (2), 114-127 (2013).
  31. Hsu, L. H., Chu, N. M., Kao, S. H. Estrogen, estrogen receptor and lung cancer. International Journal of Molecular Sciences. 18 (8), 1713 (2017).
  32. Atmaca, A., et al. SNAI2/SLUG and estrogen receptor mRNA expression are inversely correlated and prognostic of patient outcome in metastatic non-small cell lung cancer. BMC Cancer. 15, 300 (2015).
  33. Lakshmi, S. P., Reddy, A. T., Banno, A., Reddy, R. C. PPAR agonists for the prevention and treatment of lung cancer. PPAR Research. 2017, 8252796 (2017).
  34. Oguro, A., Sakamoto, K., Funae, Y., Imaoka, S. Overexpression of CYP3A4, but not of CYP2D6, promotes hypoxic response and cell growth of Hep3B cells. Drug Metabolism and Pharmacokinetics. 26 (4), 407-415 (2011).
  35. Jamroze, A., Chatta, G., Tang, D. G. Androgen receptor (AR) heterogeneity in prostate cancer and therapy resistance. Cancer Letters. 518, 1-9 (2021).
  36. Wu, Y. I., et al. Regulation of global gene expression and cell proliferation by APP. Scientific Reports. 6, 22460 (2016).
  37. Sedlář, A., et al. Growth factors VEGF-A 165 and FGF-2 as multifunctional biomolecules governing cell adhesion and proliferation. International Journal of Molecular Sciences. 22 (4), 1843 (2021).
  38. Guo, L. H., Yin, M., Wang, Y. X. CREB1, a direct target of miR-122, promotes cell proliferation and invasion in bladder cancer. Oncology Letters. 16 (3), 3842-3848 (2018).
  39. Wang, D. D., et al. Induction of CYP1A1 increases gefitinib-induced oxidative stress and apoptosis in A549 cells. Toxicology In Vitro. 44, 36-43 (2017).
  40. Tan, A. C. Targeting the PI3K/Akt/mTOR pathway in non-small cell lung cancer (NSCLC). Thoracic Cancer. 11 (3), 511-518 (2020).
  41. Jin, X., et al. RBM10 inhibits cell proliferation of lung adenocarcinoma via RAP1/AKT/CREB signalling pathway. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 23 (6), 3897-3904 (2019).
  42. Henkels, K. M., et al. Phospholipase D (PLD) drives cell invasion, tumor growth and metastasis in a human breast cancer xenograph model. Oncogene. 32 (49), 5551-5562 (2013).
  43. Zhang, Z. Y., et al. CircRNA_101237 promotes NSCLC progression via the miRNA-490-3p/MAPK1 axis. Scientific Reports. 10, 490-493 (2020).
  44. Gao, T. X., et al. Exploring the mechanism of Fu-Zi Decoction in treatment of chronic heart failure based on network pharmacology and molecular docking technology. Journal of Chinese Pharmaceutical Sciences. 30 (09), 705-715 (2021).
  45. Wang, B., et al. PP4C facilitates lung cancer proliferation and inhibits apoptosis via activating MAPK/ERK pathway. Pathology, Research and Practice. 216 (5), 152910 (2020).
  46. Moon, M. Y., et al. Rap1 regulates hepatic stellate cell migration through the modulation of RhoA activity in response to TGF-β1. International Journal of Molecular Medicine. 44 (2), 491-502 (2019).
  47. Kan, J., et al. He-Chan Pian inhibits the metastasis of non-small cell lung cancer via the miR-205-5p-mediated regulation of the GREM1/Rap1 signaling pathway. Phytomedicine. 94, 153821 (2022).
  48. Sidrat, T., et al. Role of Wnt signaling during in-vitro bovine blastocyst development and maturation in synergism with PPARδ signaling. Cells. 9 (4), 923 (2020).
  49. Wagner, N., Wagner, K. D. PPAR beta/delta and the hallmarks of cancer. Cells. 9 (5), 1133 (2020).
  50. Miriam, M., et al. PI3K/AKT signaling pathway and cancer: An updated review. Annals of Medicine. 46 (6), 372-383 (2014).
  51. Ma, X. L., et al. CD73 promotes hepatocellular carcinoma progression and metastasis via activating PI3K/AKT signaling by inducing Rap1-mediated membrane localization of P110β and predicts poor prognosis. Journal of Hematology & Oncology. 12 (1), 37 (2019).
  52. Li, T., et al. Pomegranate flower extract bidirectionally regulates the proliferation, differentiation and apoptosis of 3T3-L1 cells through regulation of PPARγ expression mediated by PI3K-AKT signaling pathway. Biomedicine & Pharmacotherapy. 131, 110769 (2020).

Tags

Keywords: Network PharmacologyTraditional Chinese MedicineMulticomponentTarget PredictionBiological ValidationLung AdenocarcinomaTrichosanthesFritillaria ThunbergiiHERB DatabaseSMILESSwiss ADMESimilarity Ensemble ApproachGeneCardsOMIM
check_url/cn/64847?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Zhao, X., Yang, Y., Feng, J., Feng, C. Network Pharmacology Prediction and Experimental Validation of Trichosanthes–Fritillaria thunbergii Action Mechanism Against Lung Adenocarcinoma. J. Vis. Exp. (193), e64847, doi:10.3791/64847 (2023).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image