JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Traduction automatique
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Médecine

التنبؤ بعلم الأدوية الشبكي والتحقق التجريبي من آلية عمل Trichosanthes-Fritillaria thunbergii ضد سرطان الرئة الغدي

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

تكشف هذه الدراسة عن آلية Trichosanthes-Fritillaria thunbergii في علاج سرطان الرئة الغدي بناء على علم الأدوية الشبكي والتحقق التجريبي. توضح الدراسة أيضا أن مسار إشارات PI3K / AKT يلعب دورا حيويا في عمل Trichosanthes-Fritillaria thunbergii في علاج سرطان الرئة الغدي.

Abstract

كنا نهدف إلى دراسة آلية Trichosanthes-Fritillaria thunbergii في علاج سرطان الرئة الغدي (LUAD) بناء على علم الأدوية الشبكي والتحقق التجريبي. تم جمع المكونات الفعالة والأهداف المحتملة ل Trichosanthis و Fritillaria thunbergii من خلال تجربة عالية الإنتاجية وقاعدة بيانات موجهة بالمراجع (HERB) للطب الصيني التقليدي وقاعدة بيانات نهج مجموعة التشابه (SEA) ، وتم الاستعلام عن الأهداف المتعلقة ب LUAD بواسطة GeneCards وقواعد بيانات الميراث المندلي عبر الإنترنت (OMIM). تم إنشاء شبكة مستهدفة لمكونات الأدوية بواسطة برنامج Cytoscape. تم إجراء شبكة تفاعل البروتين والبروتين (PPI) ، ووظيفة أنطولوجيا الجينات (GO) ، وموسوعة كيوتو للجينات والجينومات (KEGG) لإثراء المسار للحصول على الأهداف الأساسية والمسارات الرئيسية. تم استخدام مستخلص مائي من خلايا Trichosanthes-Fritillaria thunbergii و A549 للتحقق التجريبي اللاحق. من خلال قاعدة بيانات HERB والبحث في الأدبيات ، تم فحص 31 مركبا فعالا و 157 جينا مستهدفا محتملا ل Trichosanthes-Fritillaria thunbergii ، منها 144 هدفا تنظيميا ل Trichosanthes-Fritillaria thunbergii في علاج سرطان الرئة الغدي. أظهر تحليل الإثراء الوظيفي GO أن آلية عمل Trichosanthes-Fritillaria thunbergii ضد سرطان الرئة الغدي هي أساسا فسفرة البروتين. اقترح تحليل إثراء مسار KEGG أن علاج سرطان الرئة الغدي بواسطة Trichosanthes-Fritillaria thunbergii يتضمن بشكل أساسي مسار إشارات PI3K / AKT. أظهر التحقق التجريبي أن المستخلص المائي من Trichosanthes-Fritillaria thunbergii يمكن أن يمنع تكاثر خلايا A549 وفسفرة AKT. من خلال علم الأدوية الشبكي والتحقق التجريبي ، تم التحقق من أن مسار إشارات PI3K / AKT يلعب دورا حيويا في عمل Trichosanthes-Fritillaria thunbergii في علاج سرطان الرئة الغدي.

Introduction

يشير سرطان الرئة إلى الأورام الخبيثة الناشئة من الغشاء المخاطي القصبي في الرئة ، بما في ذلك سرطان الخلايا الحرشفية والسرطان الغدي وسرطان الخلايا الكبيرة وسرطان الخلايا الصغيرة1. سرطان الرئة الغدي (LUAD) هو النوع الأكثر شيوعا من سرطان الرئة ، وهو ما يمثل حوالي 40 ٪ من إجمالي حالات سرطان الرئة2. يتم تشخيص معظم المرضى في مرحلة متقدمة أو لديهم ورم خبيث عن بعد ، وبالتالي يفقدون فرصة الجراحة3. في العلاج السريري الحالي ، يعد العلاج الكيميائي الإشعاعي المتزامن هو الإستراتيجية الأكثر شيوعا لعلاج LUAD ، لكن تطبيقه محدود بسبب ردود الفعل السلبية الخطيرة4.

يمكن للطب الصيني التقليدي (TCM) أن يخفف بشكل فعال من الأعراض السريرية لمرضى LUAD ويقلل من ردود الفعل السلبية الناجمة عن العلاج الإشعاعي والعلاج الكيميائي ، وبالتالي أصبح نقطة ساخنة للبحث5،6،7. في الطب الصيني التقليدي ، ينتمي سرطان الرئة إلى فئة “تراكم الرئة” و “الصخري الرئوي”. نقص Qi وتفاعل البلغم والركود والسم مهمان في التسبب في سرطان الرئة. لذلك ، فإن التنغيم Qi والقضاء على البلغم وركود الدم هما العلاج السريري الرئيسي8 طرق لسرطان الرئة وفقا لنظرية الطب الصيني التقليدي9. تريكوسانتيس كيريلوي يمثل مكسيم (Gualou) و Fritillaria thunbergii Miq (Zhebeimu) زوجا شائعا من الأدوية في علاج سرطان الرئة ، وهذا المزيج له آثار إزالة الحرارة وتقليل البلغم10،11،12. ومع ذلك ، لا تزال آلية عملها غير واضحة ، وهناك حاجة إلى إجراء مزيد من البحوث.

علم الأدوية الشبكي هو طريقة شاملة تعتمد على نظرية بيولوجيا الأنظمة وعلم الأدوية متعدد الاتجاهات الذي يهدف إلى الكشف عن علاقات الشبكة المعقدة بين الأدوية والأمراض المتعددة13. تتميز الوصفات الصينية التقليدية بخصائص كونها متعددة المكونات ومتعددة الأهداف ، مما يعني أنها مناسبة جدا لدراسة علم الصيدلة الشبكي14,15. في الآونة الأخيرة ، برز علم الصيدلة الشبكي كنهج قوي في دراسة صيغ الطب الصيني التقليدي وأصبح نقطة ساخنة للبحث16,17.

ومع ذلك ، على حد علمنا ، يتم تقديم جميع الأبحاث حول علم الأدوية الشبكي كنص. سيؤدي تقديم هذه التقنية من خلال الفيديو إلى تقليل عتبة التعلم بشكل كبير وتسهيل الترويج لهذه التكنولوجيا ، وهي إحدى مزايا هذه المقالة. في هذه الدراسة ، أخذنا Trichosanthes-Fritillaria thunbergii ضد سرطان الرئة الغدي كمثال لتنفيذ التنبؤ بعلم الأدوية الشبكي والتحقق من الصحة التجريبية.

Protocol

تم تنفيذ جميع إجراءات علم الأدوية الشبكي وفقا للمبادئ التوجيهية لطرق تقييم علم الأدوية الشبكي18. تم تنفيذ جميع الإجراءات التجريبية وفقا للوائح إدارة المختبرات بجامعة بكين للطب الصيني. 1. التنبؤ الدوائي للشبكة اختيار المكونات النشطةافتح قاعد…

Representative Results

وتم تحديد ما مجموعه 31 مكونا نشطا متصلا بالترايكوسانثس-فريتيلاريا ثونبرغي، بما في ذلك 21 مكونا من مكونات الترايكوسانثي و10 مكونات من مكونات ثونبيرجيا فريتيلاريا، فضلا عن 144 هدفا مناظرا. بشكل عام ، تم استخراج 9049 و 67 جينا مرتبطا ب LUAD من قاعدة بيانات GeneCards وقاعدة بيانات OMIM ، على ال?…

Discussion

بشكل عام ، تتضمن دراسة علم الأدوية الشبكي الكاملة تحديد المكونات النشطة من قواعد البيانات ، واكتساب الأهداف المقابلة للمكونات النشطة والأمراض ، وبناء شبكة مستهدفة لمكونات الدواء والمرض ، والتنبؤ بالأهداف والمسارات الأساسية. يتم التنبؤ مبدئيا بالارتباط بين المكونات النشطة والبروتينات ?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

تم دعم هذه الدراسة من قبل برنامج التدريب على الابتكار بجامعة بكين للطب الصيني (رقم: 202110026036).

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. Médecine. 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

Network PharmacologyTraditional Chinese MedicineMulticomponentTarget PredictionBiological ValidationLung AdenocarcinomaTrichosanthesFritillaria ThunbergiiHERB DatabaseSMILESSwiss ADMESimilarity Ensemble ApproachGeneCardsOMIM

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet 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).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image