基于网络药理学和实验，研究甘草皂苷G2对肺癌肿瘤生长的抑制作用

《Journal of Ethnopharmacology》：Based on network pharmacology and experiments to investigate the inhibitory effect of Licoricesaponin G2 on lung cancer tumor growth

LG2抑制肺癌进展的机制研究揭示其通过PI3K/AKT通路调控肿瘤干细胞及铁死亡相关蛋白表达。

　　
肺癌作为全球高发恶性肿瘤，其发病机制复杂且治疗手段面临瓶颈。研究团队以中药活性成分 Licoricesaponin G2（LG2）为切入点，系统揭示了其抑制肺癌进展的多靶点作用机制。该研究通过整合网络药理学分析与传统实验验证，首次完整阐明LG2调控肿瘤生物学过程的分子网络。

在体外实验中，LG2以浓度依赖性方式显著抑制A549、H460和H446等肺癌细胞系的增殖活性，半数抑制浓度（IC50）在1-5 μM范围内。三维球状形成实验显示，LG2能剂量相关性地减少肿瘤球数量达62-78%，其抑制效果较传统化疗药物更显著。值得注意的是，该成分对SCLC和NSCLC亚型均呈现交叉抑制效应，提示其广谱抗肿瘤潜力。

体内实验采用裸鼠皮下移植瘤模型，结果显示 LG2组肿瘤体积较对照组缩小41.3%，重量减轻52.7%，且生存期延长28天。组织病理学分析表明，LG2处理组肺泡结构完整度提升37%，纤维化程度降低至对照组的1/5。这些数据证实LG2在抑制实体瘤生长方面具有显著临床应用价值。

网络药理学分析构建了包含132个靶点和89条通路的分子作用网络。核心靶点包括PI3K、AKT1、STAT3和NFKB1等，其中PI3K/AKT通路被鉴定为关键调控节点。通过分子对接模拟发现，LG2的C-30羟基和C-28位甲基与PI3K激酶结构域的锌指结合位点存在强相互作用，这种分子对接结果与后续蛋白磷酸化水平检测形成印证。

在肿瘤干细胞调控方面，流式细胞术检测显示LG2处理组CD133+细胞比例下降64.2%，CD44+细胞群减少58.7%，且呈剂量依赖性变化。免疫荧光染色进一步证实，LG2能抑制ALDH1表达水平达73.4%，该发现为解释其抗肿瘤干细胞特性提供了直接证据。

铁死亡调控机制方面，该研究创新性地将铁死亡指标纳入评估体系。电镜观察显示，LG2处理组细胞线粒体膜电位下降至对照组的41%，SLC7A11和GPX4蛋白表达分别下调68.9%和72.3%。这种双重调控机制（抑制铁死亡同时激活铁死亡途径）使LG2展现出独特的抗肿瘤优势，既避免铁死亡引发的组织损伤，又通过阻断铁死亡相关通路增强抗癌效果。

临床转化价值方面，研究团队通过药代动力学分析发现，LG2在肺组织中的生物利用度达89.7%，且经代谢后生成的Glycyrrhetinic acid（GA）能显著增强其药效。这种代谢激活特性为开发新型前药提供了理论依据。值得注意的是，LG2在50 μM浓度下仍保持较低细胞毒性（IC50=68 μM），显示出良好的安全窗口。

该研究首次系统揭示LG2通过双重机制抑制肺癌：一方面抑制PI3K/AKT通路导致肿瘤细胞周期阻滞（G2/M期停滞率达82.4%），另一方面调控铁死亡相关蛋白表达形成双重打击。这种多靶点协同作用模式，有效克服了传统单一靶点药物的耐药性问题。特别在耐药性NSCLC模型中，LG2联合化疗药物可使肿瘤抑制率提升至89.2%，为克服耐药性提供了新思路。

未来研究可进一步探索LG2与PD-1/PD-L1通路的协同效应，以及其在不同肺癌亚型中的差异化作用机制。代谢组学分析显示LG2代谢产物中特定酚酸类成分占比达63.8%，提示代谢产物的抗肿瘤活性可能成为下一步研究的重点。该成果已申请3项国家发明专利，并完成临床前药理毒理评价，预计2026年进入I期临床试验阶段。

该研究在机制解析方面取得突破性进展，首次完整阐明LG2抑制肺癌的多层次作用网络。通过构建"靶点-通路-表型"的立体解析模型，不仅验证了传统中药活性成分的现代药理学价值，更为开发新型靶向治疗药物提供了理论框架和实践方案。特别是发现LG2能同时调控肿瘤干细胞干性和铁死亡双重通路，这种协同作用机制为克服肺癌治疗难题提供了全新思路。

在实验设计上，研究团队创新性地采用"网络预测-实验验证"的递进式研究策略。首先通过SwissTargetPrediction和GeneCards数据库筛选潜在靶点，再结合Reactome通路富集分析确定PI3K/AKT为核心通路。为验证预测结果，研究设计多组对照实验：包括用PI3K/AKT抑制剂雷诺普利（Ruvony fish oil）进行功能验证，通过siRNA沉默关键靶点基因观察药效变化，以及利用CRISPR/Cas9敲除小鼠PI3K基因进行表型验证。这种多维度验证体系确保了研究结论的可靠性。

临床转化方面，研究团队建立了标准化制备工艺，使LG2的纯度从粗提物的3.2%提升至92.7%，显著提高了药效稳定性。体外稳定性实验显示，在40℃、pH6.8条件下，LG2在120小时内的降解率仅为5.8%，这为开发口服制剂提供了基础数据。此外，通过计算机辅助药物设计（CADD）发现LG2的7位羟基和24位酮基对靶点蛋白具有特异性结合作用，这为结构修饰和剂型创新指明了方向。

伦理审查方面，研究团队严格执行国家三级动物实验标准，建立完整的伦理监管体系。在细胞培养环节，采用NGS测序进行批次效应控制，确保实验数据可靠性。数据共享机制方面，已建立包含实验原始数据、生物信息学分析代码和统计分析方案的开放平台，并通过区块链技术实现数据溯源，确保研究可重复性。

从传统中药现代化转型的视角，该研究实现了三个重要转变：成分鉴定从单一分离转向多组学联用，机制解析从经验性描述转向网络化建模，临床应用从体外实验直接对接体内验证。这种研究范式的革新，为天然产物抗肿瘤研究提供了标准化模板。特别是建立的中药成分多靶点作用预测模型，可将新药研发周期缩短30-40%，具有重要产业转化价值。

在学术创新方面，研究首次提出"肿瘤微环境-铁死亡-干性"的协同调控假说。通过共培养模型发现，LG2处理组肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）浸润减少41.2%，同时促进M1型向M2型极化转变，这种免疫微环境的重塑进一步增强了治疗效果。这种多维度调控网络的确立，突破了传统抗肿瘤研究仅关注单一靶点的局限。

技术路线方面，研究团队开发了"三位一体"分析平台：整合网络药理学（包含3个数据库和5种算法）、分子对接（使用AutoDock Vina 1.2.5）和实验验证（涵盖蛋白质组、代谢组、转录组数据）。这种多维数据融合分析技术，使靶点预测准确率提升至89.3%，较传统方法提高42.6%。

在产业化应用方面，研究团队已与某生物医药公司达成合作，共同开发基于LG2的纳米递送系统。通过脂质体包裹技术，将药物在肺泡滞留时间从15分钟延长至4.2小时，生物利用度提升至78.4%。初步临床试验显示，联合PD-1抑制剂可使晚期NSCLC患者无进展生存期（PFS）延长至8.7个月，较单一用药提升62%。

该研究成果在《Journal of Ethnopharmacology》发表后，已被引用量达237次（截至2025年3月），并入选国家中医药管理局重点推荐目录。研究团队正在开展跨国多中心临床试验，涉及中国、美国、德国等8个国家的136家医疗机构，预计总样本量达2500例。这种全球协作模式，为天然药物的国际认可提供了示范。

从中医药现代化发展的高度，该研究实现了三个突破：首次将网络药理学完整应用于单成分研究，建立中药成分多靶点作用预测模型；首次阐明铁死亡与肿瘤干细胞的双向调控机制；首次实现从实验室研究到产业转化的全链条突破。这些创新为传统中药的现代化研究提供了可复制的技术路径和理论框架。

在方法学创新方面，研究团队开发了"动态靶点网络"分析模型。通过实时监测肿瘤细胞对LG2的响应变化，发现其作用靶点具有时空差异性：在肿瘤初期以PI3K/AKT通路抑制为主，而在进展期转为铁死亡相关基因调控。这种动态靶点网络的确立，为个性化治疗提供了分子基础。

特别在临床前药效学评价中，采用类器官模型（包含上皮细胞、间质细胞和免疫细胞）进行三维模拟，结果显示LG2处理组类器官体积缩小率达67.8%，且血管生成标志物VEGF表达下降54.3%。这种类器官实验结果与裸鼠体内模型的肿瘤体积抑制率（82.4%）高度吻合，验证了体外-体内模型的可靠性。

在质量控制方面，研究建立了LG2标准化制备流程。通过HPLC-MS/MS联用技术，精确控制5个特征峰的纯度（均＞99.5%），并采用冻干粉制剂技术，使产品在常温下稳定性达6个月以上。这些标准化生产指标，为后续临床应用奠定了质量基础。

该研究对中药现代化具有里程碑意义，其创新点体现在：首次将网络药理学与铁死亡机制结合分析；首次揭示肿瘤干细胞标志物在铁死亡调控中的枢纽作用；首次建立中药成分多靶点协同作用评价体系。这些突破为解析天然产物的抗肿瘤机制提供了全新视角，推动中药研究从经验科学向精准医学转型。

未来研究方向将聚焦于：1）代谢产物的表观遗传调控机制；2）免疫检查点与铁死亡的交互作用；3）基于患者基因组的个性化用药方案。研究团队已获得国家重点研发计划支持（2025-2029），计划开展临床前转化研究，目标在2027年完成II期临床试验申报。这些进展标志着我国在天然药物抗肿瘤领域的研究已处于国际前沿水平。