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Medicina

폐 선암종에 대한 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 작용 메커니즘의 네트워크 약리학 예측 및 실험적 검증

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

이 연구는 네트워크 약리학 및 실험적 검증을 기반으로 폐 선암종 치료에 대한 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 의 메커니즘을 보여줍니다. 이 연구는 또한 PI3K/AKT 신호 전달 경로가 폐 선암 치료에서 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 의 작용에 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다.

Abstract

우리는 네트워크 약리학 및 실험적 검증을 기반으로 폐 선암종(LUAD) 치료에서 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 메커니즘을 연구하는 것을 목표로 했습니다. Trichosanthis 및 Fritillaria thunbergii의 유효 성분 및 잠재적 표적은 중국 전통 의학의 고처리량 실험 및 참조 유도(HERB) 데이터베이스와 유사성 앙상블 접근법(SEA) 데이터베이스에 의해 수집되었으며, LUAD 관련 표적은 GeneCards 및 Online Mendelian Inheritance in Man(OMIM) 데이터베이스. 약물-성분-질병-표적 네트워크는 Cytoscape 소프트웨어에 의해 구축되었습니다. 단백질-단백질 상호작용(PPI) 네트워크, 유전자 온톨로지(GO) 기능, 교토 유전자 및 게놈 백과사전(KEGG) 경로 농축 분석을 수행하여 핵심 표적과 주요 경로를 얻었습니다. Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 및 A549 세포의 수성 추출물을 후속 실험 검증에 사용했습니다. HERB 데이터베이스와 문헌 검색을 통해 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 31개의 효과적인 화합물과 157개의 잠재적 표적 유전자를 스크리닝했으며, 그 중 144개는 폐 선암 치료에서 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 조절 표적이었습니다. GO 기능적 농축 분석은 폐 선암에 대한 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 작용 메커니즘이 주로 단백질 인산화임을 보여주었습니다. KEGG 경로 농축 분석은 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii에 의한 폐 선암종의 치료가 주로 PI3K/AKT 신호 전달 경로를 포함한다는 것을 시사했습니다. 실험적 검증은 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 수성 추출물이 A549 세포의 증식과 AKT의 인산화를 억제할 수 있음을 보여주었습니다. 네트워크 약리학 및 실험적 검증을 통해 PI3K/AKT 신호 전달 경로가 폐 선암 치료에서 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 작용에 중요한 역할을 한다는 것이 확인되었습니다.

Introduction

폐암은 편평세포암, 선암, 대세포암 및 소세포암을 포함하는 폐 기관지 점막에서 유래하는 악성 종양을 말한다1. 폐 선암종(Lung adenocarcinoma, LUAD)은 가장 흔한 유형의 폐암으로, 전체 폐암 사례의 약 40%를 차지한다2. 대부분의 환자는 진행된 단계에서 진단을 받거나 원격 전이가 있어 수술의 기회를 잃는다3. 현재 임상 치료에서 동시 화학방사선 요법은 LUAD를 치료하는 가장 일반적인 전략이지만, 심각한 부작용으로 인해 적용이 제한된다4.

중국 전통 의학(TCM)은 LUAD 환자의 임상 증상을 효과적으로 완화하고 방사선 요법 및 화학 요법으로 인한 부작용을 줄일 수 있으므로 연구 핫스팟이 되었습니다 5,6,7. 중국 전통 의학에서 폐암은 “폐 축적”과 “폐 암석”의 범주에 속합니다. 기의 결핍과 가래, 정체 및 독의 상호 작용은 폐암의 발병에 중요합니다. 따라서 Qi를 강화하고 가래와 혈액 정체를 제거하는 것이 TCM 이론9에 따른 폐암의 주요 임상 치료 8 방법입니다. 트리코산테스 키릴로위 Maxim(Gualou)과 Fritillaria thunbergii Miq(Zhebeimu)는 폐암 치료에 일반적인 약물 쌍을 나타내며, 이 조합은 열을 제거하고 가래를 감소시키는 효과가 있습니다10,11,12. 그러나 그 작용 메커니즘은 여전히 불분명하며 추가 연구가 필요합니다.

네트워크 약리학은 여러 약물과 질병 사이의 복잡한 네트워크 관계를 밝히는 것을 목표로 하는 시스템 생물학 및 다방향 약리학 이론에 기반한 포괄적인 방법입니다13. 중국 전통 처방은 다중 성분 및 다중 표적이라는 특성을 가지고 있으며, 이는 네트워크 약리학 연구에 매우 적합하다는 것을 의미합니다14,15. 최근 네트워크 약리학은 TCM 공식 연구에서 강력한 접근 방식으로 부상했으며 연구 핫스팟이 되었습니다16,17.

그러나 우리가 아는 한, 네트워크 약리학에 대한 모든 연구는 텍스트로 제공됩니다. 비디오를 통해 이 기술을 제시하면 학습 임계값이 크게 줄어들고 이 기술의 홍보가 용이해지며 이는 이 기사의 장점 중 하나입니다. 본 연구에서는 폐 선암에 대한 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 를 예로 들어 네트워크 약리학 예측 및 실험적 검증을 수행했습니다.

Protocol

모든 네트워크 약리학 절차는 네트워크 약리학 평가 방법18에 대한 가이드라인에 따라 수행되었다. 모든 실험 절차는 베이징 중의과 대학의 실험실 관리 규정에 따라 수행되었습니다. 1. 네트워크 약리학적 예측 활성 구성 요소 선택HERB 데이터베이스(http://herb.ac.cn)19를 열고 “Gualou”( Trichosanthes kirilowii Maxim의 ?…

Representative Results

총 31 개의 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 관련 활성 성분이 확인되었으며, 여기에는 21 개의 Trichosanthes 및 10 개의 Fritillaria thunbergia 성분과 144 개의 해당 표적이 포함됩니다. 전체적으로, 9,049 및 67 LUAD-관련 유전자는 각각 GeneCards 데이터베이스와 OMIM 데이터베이스에서 추출되었다. 중복된 유전자를 삭제한 후 LUAD와 관련된 9,057개의 유전자를 동정하였다. 잠재적인 치료 표적을 얻기 …

Discussion

일반적으로 완전한 네트워크 약리학 연구에는 데이터베이스에서 활성 성분 식별, 활성 성분 및 질병에 해당하는 표적 획득, 약물 성분 질병 표적 네트워크 구축, 핵심 표적 및 경로 예측이 포함됩니다. 활성 성분과 핵심 단백질 간의 연관성(분자 도킹)은 컴퓨터 기술에 의해 예비적으로 예측되며 최종 검증은 실험을 사용하여 수행됩니다.

관련 데이터베이스의 선택은 연구의 ?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 연구는 Beijing University of Chinese Medicine의 혁신 교육 프로그램(No: 202110026036)의 지원을 받았습니다.

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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Riferimenti

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Citazione di questo articolo
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).
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