題目：綜合網(wǎng)絡藥理學、轉錄組學和蛋白質組學揭示了神清胃腸方對抗胃癌的物質基礎和機制

英文名：Integrative network pharmacology, transcriptomics, and proteomics reveal the material basis and mechanism of the Shen Qing Weichang Formula against gastric cancer

雜志：Chinese Medicine

影響因子：5.1

發(fā)表時間：2025年3月29日

研究背景：胃癌（GC）是一種預后較差且缺乏有效治療方法的常見惡性腫瘤。神清胃腸方（SQWCF）是一種用于治療胃癌的專利中藥方劑，但其療效和作用機制尚不明確。本研究旨在探討SQWCF治療胃癌的療效及其潛在機制。

研究思路：通過建立人胃癌皮下移植瘤小鼠模型評估SQWCF的療效和安全性。采用質譜、網(wǎng)絡藥理學、組學分析和生物信息學方法綜合探索SQWCF治療胃癌的核心成分、關鍵靶點和潛在機制，并通過分子對接、免疫組化、定量實時PCR和Western blot進行驗證。

研究結果：

1、SQWCF抑制了GC生長，體內安全性顯著

為了評價SQWCF在GC中的抗癌作用和安全性，構建了BALB/c裸鼠皮下腫瘤模型，給予5種治療方案（圖1A）。在圖1B-D中，5-FU和SQWCF組的腫瘤體積和重量顯著下降。在3個劑量內，SQWCF抑制腫瘤生長；然而，低劑量時的抗GC作用不如其他劑量明顯。中劑量和高劑量之間的療效沒有明顯差異。因此，確定238mg/kg為SQWCF治療GC的the best治療劑量，并用于后續(xù)實驗。

H&E和增殖標志物Kiel67（Ki-67）染色顯示，SQWCF或5-FU處理顯著抑制GC細胞的增殖（圖1E-F）。此外，在圖1G-J中，SQWCF處理后的體重或肝和腎的組織學形態(tài)和生化功能沒有差異。5-FU處理的小鼠體重顯著下降，肝和腎功能指標顯著升高，表明在動物實驗水平上使用SQWCF治療GC是安全的?？傊?，SQWCF對GC的生長顯示出明顯的抑制作用，在體內沒有明顯的毒性跡象。

圖1

2、SQWCF化學成分的鑒定

通過UHPLC-Q-TOF-MS分析得到232個成分。根據(jù)TCMSP數(shù)據(jù)庫，篩選了34個化學成分進行網(wǎng)絡藥理學分析，包括23個黃酮類化合物、6個生物堿、3個萜類化合物和2個苯丙類化合物（圖2C）。

圖2

3、網(wǎng)絡藥理學分析SQWCF抗GC的機制

從GeneCards、OMIM和DisGeNET、SwissTargetPrediction數(shù)據(jù)庫中確定了777個組分相關靶點。在圖2D中，兩個數(shù)據(jù)集之間的交叉點確定了SQWCF在GC治療中的446個共同靶點。為了更深入地了解化合物與靶點之間的復雜關系，建立了化合物-靶點網(wǎng)絡（圖2E）。使用SQWCF和GC的446個共同目標建立PPI網(wǎng)絡（圖3A）。隨后，根據(jù)程度值識別SQWCF對抗GC的關鍵目標（AKT1、BCL2、TP53和CASP3）（圖3B）。在圖3C-D中，對446個常見靶點進行了GO和KEGG富集分析，以進一步闡明其生物學功能和潛在機制。KEGG通路富集表明，常見靶點基因主要參與癌癥中的通路、PI3K-AKT信號通路、癌癥中的蛋白聚糖和粘著斑。

圖3

4、SQWCF化合物與靶點相互作用的分子對接

采用分子對接分析來評估SQWCF的組分和靶標之間的結合能力。對接模型和得分如圖4所示。詳細地說，SQWCF的關鍵靶標和核心化合物的對接得分均低于?5kcal/mol，表明穩(wěn)定的靶標-化合物結合能力。其中，AKT1和TP53對SQWCF的五個核心化合物顯示了the best的對接活性（圖4B-C）。

圖4

5、通過轉錄組學分析鑒定與SQWCF對GC影響相關的基因和通路

為了進一步驗證網(wǎng)絡藥理學的預測機制，對對照組和SQWCF組進行了轉錄組分析，發(fā)現(xiàn)了387個差異表達基因（DEGs），如圖5a-B所示，包括133個上調基因和254個下調基因。隨后，對DEGs的KEGG分析顯示，癌癥中的氧化磷酸化、PI3K-AKT信號通路、MAPK信號通路顯著富集，癌癥中的轉錄失調（圖5C）。GO富集主要包括氧化還原酶活性、激酶結合、激素反應、單原子陽離子轉運、線粒體膜和中心體（圖5D）。此外，對DEGs的GSEA觀察到SQWCF干擾后癌細胞中典型信號通路的激活或失活。

具體而言，SQWCF有效抑制了參與各種途徑的基因的mRNA表達，包括細胞周期、中心碳代謝、泛素介導的蛋白水解和MAPK信號傳導（圖5E-F）。

圖5

6、通過蛋白質組學分析鑒定與SQWCF對GC影響相關的蛋白質和通路

為了揭示SQWCF干預GC進程的機制，我們對使用或不使用SQWCF的腫瘤組織進行了蛋白質組學分析，鑒定了對照組和SQWCF組之間187個差異表達蛋白（DEPs），包括101個上調蛋白和86個下調蛋白（圖6A-B）。KEGG在癌癥通路、Rap1信號通路、肌動蛋白細胞骨架調節(jié)、Ras信號通路和MAPK信號通路中富集了DEPs（圖6C）。GO分析顯示，這些DEPs主要富集于激酶結合、蛋白激酶結合、突觸后、膜側、細胞內蛋白質轉運和蛋白質定位到細胞器（圖6D）。

圖6

7、SQWCF在mRNA和蛋白水平上對FAM81A表達的抑制作用

其次，采用基于交集的DEGs和DEPs分析來揭示SQWCF治療GC的作用靶點。DEGs和DEPs共有7個共同靶點，如圖7A所示。具體來說，F(xiàn)AM81A、PCNT和TMX4在mRNA和蛋白質水平上顯示出一致的變化，TMX4上調，而FAM81A和PCNT下調（圖7B-C）。隨后，采用基因表達差異分析和生存分析來評估這三個基因在癌癥診斷中的價值。

基于TCGA和GTEx的多種類型癌癥中，F(xiàn)AM81A、PCNT和TMX4在腫瘤組織和正常組織中的表達存在顯著差異。值得注意的是，這三個基因在GC組織中的表達異常高（圖7D）。使用TCGA數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的配對樣本分析顯示，與癌旁組織相比，F(xiàn)AM81A和PCNT在癌癥中的表達同樣顯著增加（圖7E）。我們隨后的實驗評估了FAM81A、PCNT和TMX4在GC患者總生存期（OS）中的預后價值。FAM81A的高表達與GC患者的不良預后顯著相關（圖7E）。FAM81A 的高表達與 GC 患者的不良預后顯著相關（圖7 F-H）。此外，SQWCF可以在mRNA和蛋白質水平上均勻抑制FAM81A的表達，表明FAM81A可以被認為是SQWCF發(fā)揮SQWCF抗GC活性的關鍵效應靶點。

圖7

8、SQWCF對抑制PI3K-AKT和MAPK信號通路及誘導下游細胞凋亡通路的影響

為了全面探討SQWCF抗GC的潛在關鍵機制，將網(wǎng)絡藥理學富集途徑與轉錄組學和蛋白質組學相結合（圖8A-B）。在圖8C-D中，SQWCF顯著抑制了p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-ERK/ERK、p-JNK/JNK和p-p38MAPK的表達，表明SQWCF有效抑制了PI3K-AKT和MAPK通路。檢測凋亡標志物（Bcl-2、Bax、Bad、caspase3、cleaved-caspase3、PARP和cleaved-PARP），以調查凋亡通路的激活。

圖8

9、SQWCF聯(lián)合PTX對體內GC抑制的協(xié)同作用

如圖9A-C所示，與對照組相比，治療組觀察到腫瘤體積和重量的顯著減少。值得注意的是，聯(lián)合治療顯示出優(yōu)異的抗癌效果，優(yōu)于SQWCF或PTX單獨使用。在H&E染色中也獲得了一致的結果（圖9E）。此外，在聯(lián)合實驗組中，SQWCF減輕了PTX誘導的體重減輕（圖9D）。此外，SQWCF顯著抑制了PI3K和AKT的磷酸化（圖9F-G），與上述發(fā)現(xiàn)一致。紫杉醇處理后PI3K-AKT信號通路的活性沒有顯著變化。然而，添加SQWCF后，該通路被明顯抑制。此外，與對照組相比，治療組凋亡相關蛋白Bax和Bad的表達水平增加，而caspase-3和Bcl-2的表達水平降低（圖9H-I）。正如預期的那樣，聯(lián)合治療導致比單獨使用SQWCF或PTX更強的凋亡信號。

圖9

總結：本研究通過多組學方法揭示了神清胃腸方對胃癌的療效及其作用機制。結果表明，該方劑能有效抑制胃癌生長，且無明顯毒性。其機制涉及抑制PI3K-AKT和MAPK信號通路，誘導凋亡，并下調FAM81A表達。此外，與紫杉醇聯(lián)合使用可增強療效。傲星生物深耕生信分析十余載，有豐富的實驗方案、完善的下游驗證、機制研究服務，一對一專屬服務為您排憂解難，助您輕松應對畢業(yè)和晉升！