库库利戈苷（Curculigoside）通过EGFR/MMP2轴抑制胶质母细胞瘤的进展：来自网络药理学和实验验证的证据

《Bioorganic Chemistry》：Curculigoside suppresses glioblastoma progression through the EGFR/MMP2 axis: evidence from network pharmacology and experimental validation

　　

摘要

胶质母细胞瘤（GBM）是一种侵袭性强的原发性脑肿瘤，其特征是进展迅速、治疗抵抗性强以及临床预后较差。葱头苷（CUR）是一种具有抗炎和抗肿瘤特性的天然化合物，但在GBM中的研究尚不系统。本研究旨在通过综合计算分析和实验验证来探讨CUR的抗GBM潜力及其潜在机制。

网络药理学分析确定了CUR在GBM中的潜在靶点，随后进行了功能富集、分子对接、分子动力学（MD）模拟、单细胞转录组分析以及实验验证。研究发现CUR与GBM之间存在74个共同的靶点，网络分析提示表皮生长因子受体（EGFR）和基质金属蛋白酶2（MMP2）可能是关键靶点。GEPIA2分析显示EGFR和MMP2在GBM组织中表达上调，并与患者预后不良相关。分子对接、MD模拟和细胞热位移测定（CETSA）进一步证实了CUR与EGFR之间的稳定相互作用。体外实验中，CUR抑制了GBM细胞的增殖和迁移并促进了细胞凋亡，同时显著抑制了EGFR/MMP2通路。在异种移植模型中，CUR抑制了肿瘤生长并显著降低了EGFR的表达和磷酸化（Tyr1173位点），尽管MMP2蛋白表达呈下降趋势但未达到统计学显著性。CUR还减轻了肿瘤组织中的氧化应激和炎症反应。

总体而言，这些发现表明CUR至少部分通过调节EGFR/MMP2信号通路发挥抗GBM作用，同时还具有抗氧化和抗炎效果。本研究为CUR作为GBM治疗候选药物的机制提供了见解。

引言

胶质母细胞瘤（GBM）是中枢神经系统中最具侵袭性的原发性恶性肿瘤，世界卫生组织将其归类为IV级弥漫性胶质瘤[1]。该疾病的特点是细胞增殖迅速、向周围脑组织广泛浸润以及对抗治疗的高度抵抗性。尽管神经外科技术和辅助疗法不断进步，但患者预后仍然不佳，诊断后的中位生存时间约为15–18个月[2]。在分子水平上，GBM的进展受到多种遗传和表观遗传改变的驱动，包括受体酪氨酸激酶相关信号通路的激活、p53介导的肿瘤抑制机制的破坏以及端粒维持的异常[7]、[8]、[9]。此外，显著的肿瘤内异质性和免疫抑制的肿瘤微环境也促进了疾病进展和治疗失败[10]、[11]。

目前GBM的标准治疗方案包括外科切除术后进行放射治疗和替莫唑胺（TMZ）化疗，但仅有有限的生存获益[12]。复发几乎是不可避免的，复发性GBM的治疗选择主要限于再次手术、洛莫司汀或贝伐单抗等治疗[13]、[14]、[15]。这些治疗方法常伴随不良反应，如骨髓抑制和血管毒性[16]、[17]。因此，亟需效力更高、安全性更佳的替代治疗策略。鉴于GBM的复杂分子异质性，能够调节多种疾病相关过程的多靶点治疗策略可能有助于改善治疗效果。

由于天然产物的结构多样性和调节多种生物途径的能力，它们作为抗癌剂受到了越来越多的关注。与传统单靶点疗法不同，许多天然化合物表现出多效性，包括抑制肿瘤增殖、减轻炎症、诱导细胞凋亡和调节氧化应激，这些优势可能适用于像GBM这样的高度异质性恶性肿瘤[18]、[19]、[20]、[21]。

葱头苷（CUR）是从Curculigo orchioides Gaertn.中提取的一种生物活性酚类化合物，具有多种药理活性，如神经保护、抗炎和抗氧化作用[22]、[23]、[24]、[25]、[26]。这些特性对于GBM尤为重要，因为慢性神经炎症和氧化应激被认为是肿瘤进展、侵袭和治疗抵抗性的重要驱动因素[27]、[28]。此外，新兴证据表明CUR在体外和体内对多种癌症类型具有抑制作用[29]、[30]、[31]、[32]。然而，CUR的这些药理特性是否能够转化为对GBM的治疗效果仍不明确。先前的药代动力学和组织分布研究表明，给予CUR后可以在脑组织中检测到其存在[24]、[33]、[34]，但其在脑组织中的暴露程度及其穿过血脑屏障（BBB）的能力尚未得到充分研究。因此，CUR的抗癌潜力、神经保护作用以及在脑组织中的暴露情况为其作为GBM治疗候选药物提供了初步依据，尽管其有效穿越BBB的能力尚未明确。不过，其潜在的抗GBM作用的分子靶点和信号机制仍需进一步确定。

鉴于GBM的病理复杂性和CUR的多重药理活性，我们推测CUR可能通过调节多种肿瘤相关信号通路来发挥抗GBM作用。为了验证这一假设，我们建立了结合网络药理学、单细胞转录组分析、分子动力学（MD）模拟、细胞热位移测定（CETSA）验证以及体外和体内实验的综合计算和实验框架。通过这一策略，我们旨在识别介导CUR抗GBM作用的关键靶点，并为其进一步发展为GBM治疗候选药物提供机制依据。

部分摘要

靶点预测和数据采集

使用SwissTargetPrediction平台（http://www.swisstarget prediction.ch）预测了CUR的潜在蛋白质靶点，该平台基于结构相似性在二维和三维空间中推断候选靶点[36]。GBM相关基因从GeneCards数据库（https://www.genecards.org）中获取，该数据库整合了基因组和功能基因信息[37]。

CUR的SDF文件（PubChem CID: 158845）已收录。

识别与葱头苷相关的胶质母细胞瘤靶点

SwissTargetPrediction和GeneCards数据集的整合确定了CUR与GBM之间的74个共同靶点，随后对这些靶点进行了进一步分析（图1A）。

蛋白质-蛋白质相互作用网络突出了核心靶点

为了分析相互作用网络，我们将候选靶点提交到STRING数据库（人，置信度得分>0.4）以构建PPI网络（图1B）。Cytoscape的拓扑分析显示了五个连接性最高的节点，即HSP90AA1、SRC、EGFR和MMP2（图1C，表3）

讨论

GBM是中枢神经系统中最具侵袭性和治疗难度最大的恶性肿瘤之一。其特征是细胞迅速扩增、向周围脑组织广泛浸润以及高复发率[1]。尽管采用了包括外科切除、放射治疗和基于TMZ的化疗在内的多模式治疗策略，患者生存期仍然很短，中位生存时间很少超过15个月[49]。此外，

结论

本研究表明，CUR在细胞和动物模型中具有强烈的抗GBM作用。观察到的治疗活性似乎源于对多种致癌过程的调节，特别是在体外抑制EGFR/MMP2信号通路，这是抑制肿瘤增殖和迁移的关键机制。体内实验中，CUR显著降低了EGFR的表达和磷酸化水平，而MMP2蛋白表达呈下降趋势。

动物实验

本研究遵循ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。

本研究获得了吉林大学第一附属医院伦理委员会的批准。

CRediT作者贡献声明

韩嘉文：撰写初稿、数据可视化、实验设计、数据处理、概念构思。马展川：数据验证、方法学研究、实验设计。林珊：数据验证、数据分析、正式分析、数据处理。吴伟：撰写与编辑、资源协调、项目管理、概念构思。

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利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

J.W.H.、Z.C.M.、S.L.和W.W.感谢吉林省医学卫生人才专项计划（编号：https://www.biorender.com）在图示制作方面的协助。

韩嘉文|马展川|林珊|吴伟

吉林大学第一医院中心实验室，中国长春 130031