Predição de Farmacologia de Rede e Validação Experimental do Mecanismo de Ação do Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Contra o Adenocarcinoma Pulmonar
Summary
Este estudo revela o mecanismo de Trichosanthes-Fritillaria thunbergii no tratamento do adenocarcinoma pulmonar com base na farmacologia de rede e verificação experimental. O estudo também demonstra que a via de sinalização PI3K/AKT desempenha um papel vital na ação do Trichosanthes-Fritillaria thunbergii no tratamento do adenocarcinoma pulmonar.
Abstract
Nosso objetivo foi estudar o mecanismo de Trichosanthes-Fritillaria thunbergii no tratamento do adenocarcinoma pulmonar (LUAD) com base na farmacologia de rede e verificação experimental. Os componentes efetivos e alvos potenciais de Trichosanthis e Fritillaria thunbergii foram coletados por experimentos de alto rendimento e banco de dados guiados por referência (HERB) da medicina tradicional chinesa e um banco de dados de similaridade ensemble approach (SEA), e os alvos relacionados ao LUAD foram consultados pelos bancos de dados GeneCards e Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM). Uma rede fármaco-componente-doença-alvo foi construída pelo software Cytoscape. Análises da rede de interação proteína-proteína (PPI), da ontologia gênica (GO) e da enciclopédia de Kyoto de enriquecimento de genes e genomas (KEGG) foram conduzidas para obter alvos centrais e vias-chave. Um extrato aquoso de células de Trichosanthes-Fritillaria thunbergii e A549 foi utilizado para posterior validação experimental. Através do banco de dados HERB e busca na literatura, 31 compostos efetivos e 157 potenciais genes-alvo de Trichosanthes-Fritillaria thunbergii foram examinados, dos quais 144 foram alvos regulatórios de Trichosanthes-Fritillaria thunbergii no tratamento de adenocarcinoma pulmonar. A análise do enriquecimento funcional do GO mostrou que o mecanismo de ação do Trichosanthes-Fritillaria thunbergii contra o adenocarcinoma pulmonar é principalmente a fosforilação de proteínas. A análise do enriquecimento da via de KEGG sugeriu que o tratamento do adenocarcinoma pulmonar por Trichosanthes-Fritillaria thunbergii envolve principalmente a via de sinalização PI3K/AKT. A validação experimental mostrou que um extrato aquoso de Trichosanthes-Fritillaria thunbergii pode inibir a proliferação de células A549 e a fosforilação de AKT. Através da farmacologia de rede e validação experimental, verificou-se que a via de sinalização PI3K/AKT desempenha um papel vital na ação do Trichosanthes-Fritillaria thunbergii no tratamento do adenocarcinoma pulmonar.
Introduction
O câncer de pulmão refere-se a tumores malignos originados da mucosa brônquica pulmonar, incluindo carcinoma de células escamosas, adenocarcinoma, carcinoma de grandes células e carcinoma de pequenascélulas1. O adenocarcinoma de pulmão (LUAD) é o tipo mais comum de câncer de pulmão, correspondendo a cerca de 40% do total de casos de câncer depulmão2. A maioria dos pacientes é diagnosticada em estágio avançado ou com metástase à distância e, assim, perde a oportunidade dacirurgia3. No tratamento clínico atual, a quimiorradioterapia concomitante é a estratégia mais comum para o tratamento da LUAD, mas sua aplicação é limitada devido a reações adversasgraves4.
A medicina tradicional chinesa (MTC) pode efetivamente aliviar os sintomas clínicos de pacientes com LUAD e reduzir as reações adversas causadas pela radioterapia e quimioterapia, tornando-se, assim, um foco de pesquisa 5,6,7. Na medicina tradicional chinesa, o câncer de pulmão pertence à categoria de “acúmulo pulmonar” e “petroso pulmonar”. A deficiência de Qi e a interação de catarro, estase e veneno são importantes na patogênese do câncer de pulmão. Portanto, tonificar o Qi e eliminar o catarro e a estase sanguínea são os principais métodos de tratamento clínico8 para o câncer de pulmão de acordo com a teoria daMTC9. Trichosanthes kirilowii Maxim (Gualou) e Fritillaria thunbergii Miq (Zhebeimu) representam um par de drogas comum no tratamento do câncer de pulmão, e essa combinação tem como efeito limpar o calor e reduzir o catarro10,11,12. No entanto, seu mecanismo de ação ainda não está claro, e mais pesquisas precisam ser conduzidas.
A farmacologia de redes é um método abrangente baseado na teoria da biologia de sistemas e farmacologia multidirecional que visa revelar complexas relações em rede entre múltiplas drogas e doenças13. As prescrições tradicionais chinesas têm as características de serem multicomponentes e multialvo, o que significa que são muito adequadas para o estudo da farmacologia de rede14,15. Recentemente, a farmacologia de redes emergiu como uma abordagem poderosa no estudo de fórmulas de MTC e tornou-se um hotspot de pesquisa16,17.
No entanto, até onde sabemos, todas as pesquisas em farmacologia de redes são apresentadas como texto. Apresentar essa tecnologia por meio de vídeo reduzirá muito o limiar de aprendizado e facilitará a divulgação dessa tecnologia, que é uma das vantagens deste artigo. Neste estudo, tomamos como exemplo Trichosanthes-Fritillaria thunbergii contra adenocarcinoma pulmonar para predição farmacológica de rede e validação experimental.
Protocol
Representative Results
Discussion
Geralmente, um estudo completo de farmacologia em rede inclui a identificação de componentes ativos a partir de bancos de dados, a aquisição de alvos correspondentes a componentes ativos e doenças, a construção de uma rede droga-componente-doença-alvo e a previsão de alvos e vias centrais. A associação entre componentes ativos e proteínas centrais (docking molecular) é preliminarmente prevista pela tecnologia computacional, e a verificação final é conduzida por meio de um experimento.
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The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi apoiado pelo Programa de Treinamento em Inovação da Universidade de Medicina Chinesa de Pequim (No: 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 |
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