基于网络药理学、预后分析及实验验证阐明丁香管仲通抗食管癌作用机制

【字体: 时间:2025年05月29日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究丁香管仲通(DGST)活性成分靶基因及其在食管癌(EC)预后中的意义,研究人员结合网络药理学、分子对接、预后分析及体外实验展开研究。发现 DGST 通过调控 NFKBIA、GPER1 等基因抑制 EC 细胞增殖、迁移等,为其临床应用提供科学依据。

  
食管癌是全球致死率极高的恶性肿瘤,中国更是高发地区。其晚期诊断困难、转移率高,传统放化疗副作用大且疗效有限。中医药因多靶点、低毒副作用等优势,在肿瘤治疗中逐渐崭露头角。丁香管仲通(DGST)作为临床常用中药复方,虽在食管癌治疗中显示出缓解症状、延长生存的效果,但其作用机制尚不明确。为此,澳门科技大学中医药学院与河南中医药大学第一附属医院等机构的研究人员合作,开展了一系列研究,相关成果发表在《Scientific Reports》。

研究人员主要运用了以下关键技术方法:从 TCGA 数据库获取食管癌相关数据,通过 SymMap 和 TCMSP 数据库筛选 DGST 活性成分及靶点;利用 Cytoscape 构建成分 - 靶点 - 通路网络;借助 R 语言 limma 包筛选差异表达基因(DEGs),通过 clusterProfiler 包进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析;运用 STRING 数据库构建蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPI)网络,结合 MCODE 插件识别关键模块;采用 deepmice 在线软件和 PyMOL 进行分子对接;通过超高效液相色谱 - 串联质谱(UHPLC-MS/MS)鉴定 DGST 化学成分;利用 CCK-8 法、流式细胞术、Transwell 实验等进行体外功能验证;借助 SPSS 等软件进行生存分析和统计学处理。

网络药理学分析结果


通过 SymMap 数据库,以口服生物利用度(OB≥20%)为标准,从 DGST 的 9 味草药中筛选出 887 个活性成分,识别出 2124 个靶基因。构建的草药 - 活性成分 - 靶基因网络显示,槲皮素和乙酸可能是关键活性成分。差异表达分析筛选出 3924 个 DEGs(810 个上调,3114 个下调),GO 分析显示其富集于 ATP 活性、转录调控等功能,KEGG 分析表明与细胞周期、TP53 信号通路相关。通过 DEGs 与 DGST 靶基因交集,得到 424 个差异靶基因,PPI 网络分析显示 MAOB、MSR1 等为关键基因,KEGG 通路分析揭示 113 条关键通路,涉及细胞代谢、信号传导等。

分子对接与预后分析


分子对接显示,DGST 活性成分肉桂醛与 MAOB 结合能为 - 7.428 kcal/mol,桃叶珊瑚苷与 NFKBIA 结合能为 - 6.902 kcal/mol,表明强亲和力。单因素 Cox 回归筛选出 21 个与食管癌患者总生存期(OS)相关的靶基因,其中 MAOB、ECE1、TNFRSF10B、HK2、GPER1 高表达与预后不良相关,NFKBIA 高表达预示较好预后。临床特征分析显示,NFKBIA 表达与年龄相关,TNFRSF10B 与性别相关,ECE1 与肿瘤分期和组织学分级相关。

体外实验验证


CCK-8 实验表明,DGST 含药血清以剂量和时间依赖方式抑制 TE-1 和 EC-109 细胞增殖,20% 浓度作用 48 小时效果最佳。流式细胞术显示,该浓度显著诱导细胞凋亡。Transwell 实验证实,DGST 抑制细胞迁移和侵袭能力。qPCR 和 Western blot 显示,DGST 下调 MAOB、GPER1、HK2、TNFRSF10B、ECE1 的 mRNA 和蛋白表达,上调 NFKBIA 表达。

研究结论与意义


本研究首次系统阐明 DGST 抗食管癌的分子机制。其通过多成分(如肉桂醛、桃叶珊瑚苷)靶向多基因(NFKBIA、MAOB 等),调控细胞增殖、凋亡、迁移及能量代谢相关通路(如 NF-κB 信号通路),从而抑制肿瘤进展。研究结果为 DGST 的临床应用提供了坚实的科学基础,也为开发基于中药复方的食管癌多靶点治疗药物开辟了新方向。尽管研究未涉及体内实验和具体信号通路验证,但其整合多组学的研究策略为中药机制解析提供了范例,有望推动中医药在肿瘤治疗中的进一步应用。

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