Predizione farmacologica di rete e validazione sperimentale del meccanismo d'azione di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii contro l'adenocarcinoma polmonare
Summary
Questo studio rivela il meccanismo di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii nel trattamento dell’adenocarcinoma polmonare sulla base della farmacologia di rete e della verifica sperimentale. Lo studio dimostra inoltre che la via di segnalazione PI3K/AKT svolge un ruolo vitale nell’azione di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii nel trattamento dell’adenocarcinoma polmonare.
Abstract
Abbiamo mirato a studiare il meccanismo di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii nel trattamento dell’adenocarcinoma polmonare (LUAD) sulla base della farmacologia di rete e della verifica sperimentale. I componenti efficaci e i potenziali bersagli di Trichosanthis e Fritillaria thunbergii sono stati raccolti dal database HERB (High-throughput experiment and reference-guided Guided) della medicina tradizionale cinese e da un database di similarity ensemble approach (SEA), e gli obiettivi relativi a LUAD sono stati interrogati dai database GeneCards e Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM). Una rete farmaco-componente-malattia-bersaglio è stata costruita dal software Cytoscape. Sono state condotte analisi di interazione proteina-proteina (PPI), ontologia genica (GO) e Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) pathway enrichment analysis per ottenere obiettivi principali e percorsi chiave. Un estratto acquoso di cellule Trichosanthes-Fritillaria thunbergii e A549 è stato utilizzato per la successiva validazione sperimentale. Attraverso il database HERB e la ricerca bibliografica, sono stati sottoposti a screening 31 composti efficaci e 157 potenziali geni bersaglio di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii, di cui 144 erano bersagli regolatori di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii nel trattamento dell’adenocarcinoma polmonare. L’analisi di arricchimento funzionale di GO ha mostrato che il meccanismo d’azione di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii contro l’adenocarcinoma polmonare è principalmente la fosforilazione proteica. L’analisi di arricchimento della via KEGG ha suggerito che il trattamento dell’adenocarcinoma polmonare da parte di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii coinvolge principalmente la via di segnalazione PI3K / AKT. La validazione sperimentale ha dimostrato che un estratto acquoso di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii potrebbe inibire la proliferazione delle cellule A549 e la fosforilazione di AKT. Attraverso la farmacologia di rete e la validazione sperimentale, è stato verificato che la via di segnalazione PI3K/AKT svolge un ruolo vitale nell’azione di Trichosanthes-Fritillaria thunbergii nel trattamento dell’adenocarcinoma polmonare.
Introduction
Il cancro del polmone si riferisce a tumori maligni provenienti dalla mucosa bronchiale polmonare, tra cui carcinoma a cellule squamose, adenocarcinoma, carcinoma a grandi cellule e carcinoma a piccole cellule1. L’adenocarcinoma polmonare (LUAD) è il tipo più comune di cancro del polmone, rappresentando circa il 40% dei casi totali di cancro al polmone2. La maggior parte dei pazienti viene diagnosticata in una fase avanzata o ha metastasi a distanza e, quindi, perde l’opportunità di un intervento chirurgico3. Nell’attuale trattamento clinico, la chemioradioterapia concomitante è la strategia più comune per il trattamento della LUAD, ma la sua applicazione è limitata a causa di gravi reazioni avverse4.
La medicina tradizionale cinese (MTC) può alleviare efficacemente i sintomi clinici dei pazienti LUAD e ridurre le reazioni avverse causate dalla radioterapia e dalla chemioterapia ed è, quindi, diventata un hotspot di ricerca 5,6,7. Nella medicina tradizionale cinese, il cancro del polmone appartiene alla categoria di “accumulo polmonare” e “petroso polmonare”. La carenza di Qi e l’interazione di catarro, stasi e veleno sono importanti nella patogenesi del cancro del polmone. Pertanto, tonificare il Qi ed eliminare catarro e stasi del sangue sono i principali metodi di trattamento clinico8 per il cancro del polmone secondo la teoria TCM9. Trichosanthes kirilowii Maxim (Gualou) e Fritillaria thunbergii Miq (Zhebeimu) rappresentano una coppia di farmaci comune nel trattamento del cancro del polmone e questa combinazione ha gli effetti di eliminare il calore e ridurre la flemma10,11,12. Tuttavia, il suo meccanismo d’azione non è ancora chiaro e devono essere condotte ulteriori ricerche.
La farmacologia di rete è un metodo completo basato sulla teoria della biologia dei sistemi e della farmacologia multidirezionale che mira a rivelare complesse relazioni di rete tra più farmaci e malattie13. Le prescrizioni tradizionali cinesi hanno le caratteristiche di essere multi-componente e multi-target, il che significa che sono molto adatte per lo studio della farmacologia di rete14,15. Recentemente, la farmacologia di rete è emersa come un potente approccio nello studio delle formule TCM ed è diventata un hotspot di ricerca16,17.
Tuttavia, per quanto ne sappiamo, tutte le ricerche sulla farmacologia di rete sono presentate come testo. Presentare questa tecnologia attraverso il video ridurrà notevolmente la soglia di apprendimento e faciliterà la promozione di questa tecnologia, che è uno dei vantaggi di questo articolo. In questo studio, abbiamo preso Trichosanthes-Fritillaria thunbergii contro l’adenocarcinoma polmonare come esempio per effettuare la previsione della farmacologia di rete e la convalida sperimentale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Generalmente, uno studio farmacologico di rete completo include l’identificazione di componenti attivi da database, l’acquisizione di bersagli corrispondenti a componenti attivi e malattie, la costruzione di una rete farmaco-componente-malattia-bersaglio e la previsione di obiettivi e percorsi principali. L’associazione tra componenti attivi e proteine core (docking molecolare) è preliminarmente prevista dalla tecnologia informatica e la verifica finale viene condotta utilizzando un esperimento.
<p class="jove_conte…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato supportato dall’Innovation Training Program dell’Università di Medicina Cinese di Pechino (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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