肠道菌群代谢物通过多靶点免疫调节治疗胃癌的机制研究：网络药理学与分子对接的整合分析

《Clinical and Experimental Medicine》：The potential mechanism and immunomodulatory effect of gut microbiota-derived metabolites in the treatment of gastric cancer by integrating network pharmacology and molecular docking

本研究针对胃癌治疗难题，创新性地整合网络药理学与分子对接技术，系统揭示肠道菌群代谢物通过调控AKT1、CASP3等关键靶点，影响HIF-1/TNF信号通路和免疫检查点（PD-1/PD-L1/CTLA-4）的分子机制。研究发现6种具有良好结合活性的代谢物为胃癌治疗提供新策略，为肠道菌群代谢物的临床应用奠定理论基础。

　　

在全球癌症负担日益加重的背景下，胃癌作为消化系统最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率始终居高不下。据世界卫生组织2022年统计数据显示，胃癌在全球新发病例数中位居第五，在癌症相关死亡中排名第四。由于胃癌具有高度异质性、易复发转移的特点，临床预后往往较差，治疗选择有限。晚期胃癌患者的中位生存期甚至不足一年，当前主要的手术和化疗治疗方法又面临着术后并发症、化疗耐药和不良反应等诸多挑战，严重影响着患者的临床预后和生活质量。

近年来，随着基因测序和代谢组学等技术的推动，肠道菌群（GM）及其代谢物与肿瘤的关系受到广泛关注。肠道菌群代谢物作为连接肠道微生物组与癌症进展的关键枢纽，主要通过重塑肿瘤微环境和调控癌细胞及多种免疫细胞中的关键信号通路来发挥作用。研究表明，肠道菌群代谢物在放化疗中的应用能够减轻治疗的严重副作用并提高治疗效果，与免疫治疗联合则可有效激活免疫系统杀伤肿瘤并克服耐药性。

然而，肠道菌群代谢物如何通过多靶点、多通路协同发挥抗胃癌作用，其具体分子机制尚不明确。正是为了解决这一科学问题，Taizhou Central Hospital的研究团队在《Clinical and Experimental Medicine》上发表了最新研究成果，通过整合网络药理学和分子对接方法，系统揭示了肠道菌群代谢物治疗胃癌的潜在机制和免疫调节作用。

研究人员主要运用了以下几个关键技术方法：从gutMGene v2.0、SEA和Swiss Target Prediction等数据库获取肠道菌群代谢物及其靶点；通过GeneCards和CTD数据库收集胃癌相关靶点；利用STRING数据库构建蛋白质相互作用（PPI）网络，并通过Cytoscape软件进行可视化分析；采用DAVID数据库进行GO功能和KEGG通路富集分析；运用SwissADME和ADMETlab 3.0平台评估代谢物的类药性和毒性特征；通过AutoDock进行分子对接验证结合活性；利用TIMER和UALCAN数据库分析关键靶点表达与免疫细胞浸润及免疫检查点的相关性。

PPI网络构建和聚类分析

通过构建PPI网络，研究人员发现694个节点和12265条边，网络分析识别出8个核心基因：IL1B、CASP3、IL6、ALB、GAPDH、AKT1、STAT3和HIF1A，这些基因可能在与肠道菌群代谢物抗胃癌作用密切相关。聚类分析显示，这些靶点主要富集在转录正调控、细胞迁移、炎症反应等生物学过程。

GO和KEGG富集分析

GO分析显示，这些基因主要参与血管内皮生长因子产生、基因表达正调控、细胞因子介导的信号通路等生物学过程。KEGG分析表明，HIF-1信号通路和TNF信号通路是主要涉及的通路，同时还富集在癌症通路、PD-L1表达和PD-1检查点通路、IL-17信号通路等重要通路。

GMMTGM网络分析

构建的GM代谢物-靶点-GM网络显示，8个关键靶点对应84个GM代谢物和79个肠道菌群，共同调控胃癌的发生发展。其中CASP3与GM代谢物的连接最多，而ethyl phenyllactate(-)-、ginsenoside Rh2、beta-D-fructofuranose和amylotriose是基于度值排名前四的GM代谢物。

类药性和毒性验证

研究人员对84个GM代谢物进行了类药性和毒性筛选，发现9个GM代谢物符合Lipinski规则且无明显毒性作用，这些化合物有望成为低毒高效的候选药物。

分子对接

分子对接结果显示，6个GM代谢物-蛋白复合物具有良好结合活性，结合能均低于-5.0 kcal/mol，其中2-hydroxy-3-(4-hydroxyphenyl)propanoic acid-CASP3、dopamine-GAPDH等复合物表现出较强的结合亲和力。

关键基因的临床相关性和免疫细胞浸润水平

临床相关性分析显示，AKT1、CASP3、GAPDH、HIF1A和STAT3在胃癌和正常样本中的表达具有统计学意义。免疫浸润分析表明，除ALB外，其他关键靶点可能通过调节肿瘤浸润免疫细胞（TIICs）水平参与胃癌免疫微环境的调控。

关键靶点与免疫检查点的关系

研究发现，HIF1A、IL6和STAT3表达与PD-1、PD-L1和CTLA-4呈正相关，AKT1与PD-1和PD-L1正相关，CASP3与PD-L1和CTLA-4正相关，表明关键基因可能通过影响免疫检查点来介导胃癌的发生发展。

miRNA-靶点网络

通过MiRNet数据库预测，发现了6个与关键靶点相关的miRNA，包括hsa-miR-26a-5p、hsa-miR-15b-5p等，这些miRNA可能在GM代谢物抗胃癌过程中发挥重要调控作用。

该研究初步证实了肠道菌群代谢物在胃癌发病机制中的重要作用。特别值得注意的是，2-hydroxy-3-(4-hydroxyphenyl)propanoic acid、dopamine、D-xylose等6种关键GM代谢物可能通过介导相应的关键靶点，在胃癌治疗中发挥调控作用。同时，这些代谢物可能通过作用于参与免疫调节和免疫检查点的关键基因来发挥抗胃癌作用。

研究的创新性在于首次系统性地揭示了肠道菌群代谢物通过多靶点、多通路协同发挥抗胃癌作用的分子机制，特别是强调了其在免疫调节方面的重要功能。研究发现的关键代谢物如dopamine等，为开发新型抗胃癌药物提供了有价值的候选分子。此外，研究还揭示了GM代谢物与免疫检查点之间的密切联系，为联合免疫治疗提供了新的思路。

然而，该研究仍存在一定局限性，主要是基于开放数据库的分析，其准确性仍需通过临床前或临床实验进一步验证。未来的研究应该更加深入地探索GM代谢物在临床治疗中的精确机制，特别是在免疫调节方面的具体作用途径，以及这些代谢物在个体化治疗中的潜在应用价值。

这项研究不仅为理解肠道菌群代谢物在胃癌治疗中的作用机制提供了新的视角，而且为开发基于微生物代谢物的新型治疗策略奠定了重要的理论基础，对推动胃癌的精准治疗和免疫治疗发展具有重要意义。