比卡鲁胺与戈舍瑞林治疗良性前列腺增生的关键靶点NQO1、CLPP、HMGCR和SORD的鉴定及其分子机制研究

本研究针对良性前列腺增生(BPH)治疗中比卡鲁胺(Bicalutamide)和戈舍瑞林(Zoladex)的临床应用受限问题，通过生物信息学分析、机器学习算法和分子对接技术，鉴定出NQO1、CLPP、HMGCR和SORD四个关键基因。研究发现这些基因在BPH组织中显著低表达，且与"氧化磷酸化"通路密切相关。免疫组化验证显示药物治疗后这些基因表达显著上调，分子对接证实了药物与靶点的强结合亲和力(NQO1-戈舍瑞林结合能为-38.05 kcal/mol)，为BPH的靶向治疗提供了新策略。

　　

随着全球人口老龄化趋势加剧，良性前列腺增生(BPH)已成为影响中老年男性健康的重要公共卫生问题。这种疾病以前列腺腺体和基质细胞的非恶性增殖为特征，导致前列腺增大并压迫尿道，引起下尿路症状(LUTS)，包括尿频、尿急、夜尿增多等储尿期症状和尿流微弱、排尿犹豫、排尿困难等排尿期症状。据统计，51-60岁男性中约有50%出现组织学上的增生证据，而80岁以上男性中这一比例高达90%。

目前BPH的临床治疗主要依赖α₁-肾上腺素能受体拮抗剂(如坦索罗辛)和5α-还原酶抑制剂(如非那雄胺)。虽然这些药物能缓解症状，但存在头晕、体位性低血压、性功能障碍等副作用。手术治疗如经尿道前列腺电切术(TURP)虽是金标准，但也不乏风险和术后并发症。更令人担忧的是，现有治疗主要侧重于症状管理而非阻止疾病进展，且均存在不同程度的副作用或并发症。因此，开发更安全、更有效的治疗策略，特别是那些能够从根本上逆转增生过程的治疗方法，成为临床实践的迫切需求。

比卡鲁胺(非甾体类抗雄激素药物)和戈舍瑞林(促性腺激素释放激素激动剂)是前列腺癌(PCa)治疗中的常用药物。尽管这两种药物主要用于前列腺癌治疗，但其核心作用靶点和相关通路在BPH的病理过程中也起着关键调控作用。先前的研究已经揭示了这些药物与BPH之间的潜在治疗联系，但由于相对严重的副作用和作用机制不完全明确，其在BPH治疗中的应用受到限制。

针对这一临床难题，南京明基医院泌尿外科彭国辉教授团队在《Scientific Reports》发表了最新研究成果，通过综合运用生物信息学分析、机器学习算法和实验验证方法，深入探索了比卡鲁胺和戈舍瑞林治疗BPH的分子机制，为开发靶向治疗策略提供了重要理论基础。

研究人员采用多个关键技术方法开展本研究：从GEO数据库获取BPH相关数据集(GSE7307和GSE132714)进行差异表达分析；通过PharmMapper和UniProt数据库预测药物靶基因；利用蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络和机器学习算法(SVM-RFE和随机森林)筛选关键基因；采用基因集富集分析(GSEA)探索生物学功能；通过分子对接分析药物-靶点结合亲和力；最后使用临床样本进行免疫组化(IHC)验证(样本来源：南京医科大学附属明基医院，包括5例未治疗BPH患者和5例经比卡鲁胺+戈舍瑞林治疗的PCa患者的BPH组织)。

关键基因的筛选与鉴定

研究发现，与对照组相比，BPH组织中有10,148个差异表达基因(DEGs)，其中21个基因上调，10,127个基因下调。通过交集分析获得了179个与药物作用相关的共同基因，进一步通过PPI网络和机器学习算法筛选出25个候选基因。最终确定了NQO1、CLPP、HMGCR和SORD四个关键基因，这些基因在BPH样本中均显著低表达。

功能与通路富集分析

GSEA分析显示，这些关键基因共同富集于"氧化磷酸化"、"亨廷顿病"、"帕金森病"和"过氧化物酶体"等通路。GeneMANIA分析发现了20个与关键基因功能相关的基因，这些基因参与"固醇生物合成过程"、"仲醇生物合成过程"和"胆固醇代谢过程"等生物过程。

基因特性与定位分析

相关性分析显示四个关键基因之间存在显著正相关关系(cor>0.80, P<0.001)，其中HMGCR与SORD的相关性最强(cor=0.96)。亚细胞定位分析表明，NQO1位于细胞质，CLPP和SORD位于线粒体，HMGCR位于内质网膜。染色体定位分析显示这些基因分别位于16号、19号、5号和15号染色体。

调控网络分析

研究构建了lncRNA-miRNA-mRNA调控网络，发现了24个关键miRNA和94个调控这些miRNA的lncRNA。同时预测了针对关键基因的转录因子(TFs)，发现NQO1有33个TFs，CLPP有28个，HMGCR有17个，SORD有9个。网络中心性分析显示，HMGCR是网络中最核心的节点。

分子对接分析

分子对接结果显示，比卡鲁胺和戈舍瑞林与关键基因具有强结合亲和力。特别是NQO1与比卡鲁胺的结合能为-10.8 kcal/mol，与戈舍瑞林的结合能达-38.05 kcal/mol，表明这些药物可能通过直接作用于这些靶点发挥治疗作用。

实验验证

免疫组化分析证实，经比卡鲁胺和戈舍瑞林治疗后，NQO1、CLPP、HMGCR和SORD的表达水平显著高于未治疗组(P<0.05)，表明这些药物治疗可能通过上调这些关键基因的表达来发挥治疗作用。

本研究首次系统性地鉴定了NQO1、CLPP、HMGCR和SORD作为比卡鲁胺和戈舍瑞林治疗BPH的关键靶点，并揭示了这些基因通过"氧化磷酸化"等代谢通路参与BPH发病机制的分子基础。研究发现这些基因在BPH组织中低表达，而药物治疗后其表达显著上调，表明恢复这些基因的正常功能可能是治疗BPH的有效策略。

该研究的重要意义在于：首先，为BPH的药物治疗提供了新的靶点和方向，特别是为比卡鲁胺和戈舍瑞林的老药新用提供了理论依据；其次，通过多组学分析和实验验证相结合的研究策略，为复杂疾病的机制研究提供了方法学参考；最后，研究结果不仅对BPH治疗有指导意义，也为理解前列腺癌与BPH之间的共同病理机制提供了新视角。

然而，研究也存在一定局限性：样本量较小且缺乏详细注释，可能影响结果的普适性；临床样本存在异质性；调控网络中的TF、miRNA和lncRNA关系尚未经实验验证；药物治疗可能影响非疾病靶点并引起性激素变化，潜在的药物副作用仍需关注。

未来研究应扩大样本量，寻求多中心数据进行分析，并通过基因敲除/过表达实验验证线粒体功能，利用表面等离子共振/等温滴定量热(SPR/ITC)技术确认结合亲和力，同时在BPH组织或相关细胞系中进行实验，探索这些调控相互作用如何参与BPH的发病机制。此外，还应构建动物模型进行药效、安全性和毒理学实验，评估药物在BPH治疗中的副作用，探索药物修饰(如减少副作用)或联合治疗的可能性，以增强其临床价值。

这项研究通过整合转录组学和网络药理学方法，为BPH的精准治疗提供了新的见解和策略，为开发针对代谢异常相关BPH的新型治疗方法奠定了重要基础。