《Electronic Journal of Biotechnology》：Integrating network pharmacology and
in vitro verification of the anti-breast cancer potential of
Lepidium sativum seed extract: Insights into DNA damage and cellular signaling pathways
编辑推荐：
背景：癌症是一类以细胞失控性增殖、基因组不稳定及DNA损伤累积为特征的异质性疾病。本研究整合网络药理学（network pharmacology）、分子对接（molecular docking）及实验验证，探讨独行菜（Lepidium sativum）种子提取
背景：癌症是一类以细胞失控性增殖、基因组不稳定及DNA损伤累积为特征的异质性疾病。本研究整合网络药理学（network pharmacology）、分子对接（molecular docking）及实验验证，探讨独行菜（Lepidium sativum）种子提取物抗乳腺癌的潜力及其作用机制。研究人员利用SwissTargetPrediction预测独行菜种子活性成分的靶点，并通过GeneCards获取乳腺癌相关靶点；取二者交集构建蛋白-蛋白相互作用（protein-protein interaction, PPI）网络并鉴定核心靶点，其中AKT1为突出预测靶点并用于分子对接。研究人员通过24小时MTT（3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5 diphenyl tetrazolium bromide）法在MCF-7和MDA-MB-231细胞中评估全种子提取物的效应，并采用含84个基因的PCR芯片（PCR array）评估DNA损伤应答与修复（DNA damage response and repair, DDR）基因，进一步以RT-qPCR验证。
结果：PPI网络包含82个交集靶点。基因本体（Gene Ontology, GO）分析鉴定出受影响的分子功能、生物学过程及细胞组分，京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG）分析揭示多条癌症相关通路。提取物在两种细胞系中均呈剂量依赖性降低细胞活力。PCR芯片分析显示DDR基因表达调控，RT-qPCR证实变化倍数>2或
独行菜种子提取物抗乳腺癌作用机制：网络药理学、分子对接与DNA损伤应答基因调控的整合研究解读
癌症是导致死亡的第二大原因，以异常细胞不受控增殖及转移为特征，其中乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤之一。尽管传统化疗药物具有一定疗效，但其副作用显著，因此研究者日益关注从天然药用植物中寻找低毒高效的替代或补充治疗策略。独行菜（Lepidium sativum）作为十字花科植物，富含酚类、萜类、生物碱及有机硫化合物等植物化学成分，既往研究已报道其具有镇痛、抗炎、抗氧化、保肝及抗癌等多种药理活性。然而，关于独行菜提取物对乳腺癌细胞DNA损伤信号及修复通路基因的影响，此前尚缺乏系统研究。DNA损伤应答与修复（DDR）通路是细胞感知DNA损伤、激活检查点信号、协调修复并决定细胞命运的关键机制；在乳腺癌中，DDR失调可导致基因组不稳定、致癌突变累积、肿瘤进展及治疗耐药。因此，评估候选抗癌药物对DDR基因的调控作用，可为理解其作用机制及临床转化潜力提供重要依据。基于此，研究人员整合网络药理学、分子对接、细胞毒性分析及DDR基因表达验证，系统探讨独行菜种子提取物的抗乳腺癌活性及其分子机制。
研究人员首先通过网络药理学预测独行菜种子中三种主要活性成分（苄基异硫氰酸酯、十六烷酸甲酯、9-十八碳烯酸甲酯）的潜在靶点，并与乳腺癌相关基因取交集，构建PPI网络，鉴定出以AKT1为核心的中枢靶点；随后利用分子对接评估活性成分与AKT1的结合亲和力。体外实验中，研究人员以MCF-7和MDA-MB-231两种乳腺癌细胞系为模型，采用MTT法检测提取物的抗增殖活性，并通过含84个DDR相关基因的RT2 Profiler PCR芯片筛查基因表达变化，进一步以RT-qPCR验证关键基因的表达差异。
研究结果显示，网络药理学分析共鉴定出123个活性成分预测靶点与2322个乳腺癌相关基因，二者交集为82个共同靶点。PPI网络包含82个节点和525条边，其中AKT1具有最高的互作度，提示其为核心枢纽蛋白。GO富集分析显示共同靶点主要参与应激反应、炎症反应、凋亡及程序性细胞死亡等生物学过程，涉及Bcl2家族蛋白复合物、受体复合物、膜筏等细胞组分，以及血管内皮生长因子受体活性、核受体活性、转录共激活因子结合等分子功能。KEGG通路富集分析揭示了多条与癌症治疗相关的信号通路。分子对接结果显示，三种活性成分与AKT1均表现出低于?5 kcal/mol的结合亲和力，其中9-十八碳烯酸甲酯结合最稳定，结合能为?6.6 kcal/mol，提示其与AKT1存在较强的潜在相互作用。
体外细胞实验表明，独行菜种子提取物在MCF-7和MDA-MB-231细胞中均呈浓度依赖性抑制细胞活力，IC??值分别为95.3 μg/mL和216.5 μg/mL，显示MCF-7细胞对提取物更为敏感，提示不同分子亚型乳腺癌细胞对处理反应的差异性。PCR芯片筛查结果显示，在MCF-7细胞中，ATM（4.44倍）、ATR（8.91倍）、CDKN1A（3.65倍）、GADD45G（4.29倍）及PPP1R15A（2.81倍）显著上调，而BARD1（?2.28倍）、BRIP1（?3.87倍）、FANCD2（?5.26倍）、FEN1（?2.33倍）、MRE11A（?2.07倍）及MSH2（?2.43倍）显著下调。在MDA-MB-231细胞中，ATR（3.77倍）、CDKN1A（6.10倍）、FANCD2（2.26倍）、GADD45G（742.45倍）及PPP1R15A（4.75倍）显著上调，而ATM（?2.16倍）、BARD1（?3.18倍）、BRIP1（?2.19倍）、FEN1（?3.39倍）、MRE11A（?2.39倍）及MSH2（?2.51倍）显著下调。RT-qPCR验证结果与PCR芯片总体一致：在MDA-MB-231细胞中，ATM、BRIP1、FEN1、MRE11A及MSH2表达显著降低，而ATR、CDKN1A、FANCD2、GADD45G及PPP1R15A表达显著升高，BARD1变化未达统计学显著；在MCF-7细胞中，ATM、BARD1、BRIP1、FANCD2、FEN1、MRE11A及MSH2显著下调，而CDKN1A、GADD45G及PPP1R15A显著上调，ATR变化未达统计学显著。值得注意的是，PPP1R15A和GADD45G在两种细胞系中均显著上调（p < 0.0001），而MRE11A均显著下调（p = 0.008）。
讨论部分指出，GADD45G可触发内质网应激并促进凋亡，其过表达已被报道可抑制乳腺癌细胞肿瘤生长和转移；PPP1R15A（又称GADD34）参与未折叠蛋白反应调控，在应激条件下可促进细胞死亡。相反，BRIP1、FEN1及MRE11A的下调可能削弱DNA修复能力，其中BRIP1与BRCA1相互作用参与DNA链间交联修复，FEN1与癌细胞增殖、迁移及耐药相关，MRE11A对双链断裂修复至关重要。FANCD2的表达呈细胞系依赖性差异，在MCF-7中下调而在MDA-MB-231中上调，这可能反映两种细胞系在激素受体状态、增殖能力、基因组背景及DNA修复依赖性等方面的内在生物学差异。研究人员强调，这些发现与乳腺癌中DDR靶向治疗策略（如PARP抑制剂、铂类药物及ATR/ATM通路抑制剂）的临床背景相关，提示独行菜植物成分可能通过调控DDR相关机制发挥补充抗癌作用，但基于全提取物处理和基因表达水平验证，这些结果应视为初步发现。
研究结论：独行菜种子提取物通过调控关键DNA损伤应答基因发挥中等程度但具有前景的抗增殖效应。提取物诱导DNA修复、凋亡相关反应及存活通路相关基因发生显著变化，这些基因水平改变在管腔型MCF-7细胞中尤为明显，与其对提取物更高的敏感性一致。体外研究结果结合网络药理学预测提示，独行菜植物成分可能通过涉及DNA修复、凋亡相关信号及细胞存活通路的协同调控的多靶点机制发挥作用。这些结果为独行菜提取物具有抗癌潜力提供了初步证据，未来需采用阳性对照抗癌药物、正常乳腺上皮细胞、选择性指数分析、蛋白水平验证及体内模型进一步阐明其治疗相关性。
