首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 肿瘤科论文 > 胰腺癌论文 > 柯伊利素抗胰腺癌作用机制的网络药理学研究

柯伊利素抗胰腺癌作用机制的网络药理学研究

2024-08-23 80 上传者：管理员

摘要：目的运用网络药理学探讨柯伊利素抗胰腺癌作用机制。方法在GeneCard、DisGeNET数据库获取胰腺癌的作用靶点，在Swiss Target Prediction数据库获取柯伊利素的人类靶点，利用韦恩图获取药物—疾病共同靶点，利用DAVID数据库进行富集分析，将共同靶点导入Cytoscape 3.10.2软件STRING APP获取关键靶点，并构建柯伊利素—胰腺癌网络图，利用AutoDock vina 1.1.2做关键靶点与柯伊利素分子对接，利用Kaplan-Meier Plotter在线数据库绘制关键靶点KM曲线。结果最终获取柯伊利素—胰腺癌共同靶点62个，其中PTGS2、EGFR等10个靶点为关键活性靶点，富集分析结果富集了包括RAS信号通路、PI3K-Akt信号通路、内分泌抵抗等，药物靶点分子对接热能良好，关键靶点PTGS2、EGFR低表达对胰腺癌生存具有获益。结论柯伊利素具有潜在抗胰腺癌作用，其机制可能通过多靶点、多途径发挥抗胰腺癌作用。

关键词：
分子对接
柯伊利素
生存分析
网络药理学
胰腺癌
加入收藏

胰腺癌(Pancreatic Cancer, PC)是恶性程度极高的消化系统肿瘤，发病率呈上升趋势，死亡率和发病率相近，早期诊断困难，手术切除率低，预后差，病死率极高[1]。尽管胰腺癌的生物学方面进展很大，但临床治疗转化并没有获得很大的突破，亟需明确和探索新的治疗方案及药物[2]。化疗仍然是胰腺癌患者的主要治疗方法，当代研究领域中的聚ADP-核糖聚合酶(PARP)抑制剂、KRAS靶向疗法和免疫疗法在一些个体中获得益处，更多的胰腺癌生物标志物干预治疗研究仍需进一步探索[3]。

柯伊利素(Chrysoeriol)又名金黄醇、金圣草黄素，是一种30-O-甲氧基黄酮(如图1),是木犀草素的化学衍生物[4]。TCMSP数据库[5]搜索结果提示在半边莲、三尖杉、菊花、金银花、梓木草等多种中药活性成分中均有报道。柯伊利素具有广泛的药理活性，特别是在抗肿瘤作用中具有很强的生物效应[4]。然而，目前柯伊利素抗胰腺癌的研究并不多见，网络药理学从化合物中筛查治疗疾病的作用靶点并阐明其作用机制，可以缩短药物开发和临床转化的周期[6]。本研究通过利用网络药理学技术探讨柯伊利素抗胰腺癌作用机制，旨在挖掘治疗胰腺癌的天然化合物。

一、方法与材料

1.疾病靶点获取：

以“Pancreatic cancer”为关键词在GeneCards数据库(https: //www.genecards.org/)、DisGeNET数据库(https: //www.disgenet.org/)获取胰腺癌疾病靶点，导出、合并、去重后保存于Excel2019表格中。

2.柯伊利素作用靶点与药物-疾病共同靶点获取：

在PubChem数据库(https: //pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)中获取柯伊利素结构SMILES(Simplified molecular input line entry system,简化分子线性输入规范),将结构SMILES导入Swiss Target Prediction数据库平台(http: //www.swisstargetprediction.ch/)获取柯伊利素的人类作用靶点。以在线韦恩图软件(VENNY2.1,http: //www.liuxiaoyuyuan.cn/)制作柯伊利素-胰腺癌韦恩图，获取胰腺癌—柯伊利素共同靶点。

3.PPI网络及关键靶点获取：

将共同靶点导入Cytoscape 3.10.2软件STRING APP获取蛋白互作网络，运行CytoNCA插件，使用Analyze分析，以Degree值大于中位数2倍筛选靶点，再通过间接中心、紧密中心、特征向量中心均大于中位数筛选出核心靶点，绘制互作网络与核心靶点PPI网络图。

4.富集分析：

将共同靶点导入DAVID数据库(https: //david.ncifcrf.gov/summary.jsp)选择物种“Homo Sapiens”进行GO分析和KEGG分析，以P<0.05为筛选条件共同靶点的生物学功能、细胞组分、分子功能降序排序前十过程及KEGG信号通路前20胰腺癌信号通路，制作Network文件及tape文件，利用Cytoscape 3.10.2软件绘制关键靶点-GO-KEGG网络图进行可视化呈现。

5.分子对接与关键靶点生存分析：

将前10核心靶点在UniProt数据库(https: //www.uniprot.org/)中获取UniProt ID,再将UniProt ID在PDB数据库(https: //www.rcsb.org/)获取相关蛋白PDB结构作为受体；在TCMSP数据库(https: //old.tcmsp-e.com/tcmsp.php)获取柯伊利素的Mol2作为配体，通过AutoDock vina 1.1.2进行分子对接，并利用PyMOL2.5软件将结果进行可视化呈现。以对接势能降序排序获取药用作用最大靶点，利用Kaplan-Meier Plotter数据库(https: //kmplot.com/analysis/index.php?p=service)绘制关键靶点在胰腺癌中的10年生存率的KM曲线，分析药物-疾病作用靶点对胰腺癌生存率的影响。

二、结果

1.胰腺癌靶点获取：

检索GeneCards数据库获取胰腺癌作用靶点12534个，以“Relevance score>10”筛选出1589个；检索DisGeNET数据库获取胰腺癌作用靶点2689个，合并两数据库胰腺癌靶点，去重后最终纳入3310个，以Excel 2019表格保存数据。

2.柯伊利素靶点及疾病—药物靶点获取：

将柯伊利素结构SMILES导入Swiss Target Prediction数据库平台选择“Homo Sapiens”获取柯伊利素的人类作用靶点100个。将上述所得胰腺癌靶点与柯伊利素靶点构建韦恩图(如图2),获取共同靶点62个，以Excel 2019表格保存共同靶点。

图1柯伊利素

图2柯伊利素-胰腺癌韦恩图

3.PPI网络及关键靶点获取：

将62个共同靶点导入Cytoscape 3.10.1软件STRING APP,选择物种“Homo Sapiens”,设置“Confidence(score)cutoff=0.700”,获取62个节点116条边，按标准筛选最终获取关键靶点EGFR、AKT1、ESR1等10个核心靶点。如图3。

图3胰腺癌与柯伊利素共同靶点的PPI网络与关键靶点

4.富集分析：

将62个胰腺癌—柯伊利素共同基因在DAVID数据库进行富集分析，GO分析结果提示，生物学过程(BP)获取223条目，其中167条目P<0.05,包括凋亡过程的负调控、蛋白质自磷酸化、蛋白质磷酸化等；细胞组分(CC)获取39个，其中30个P<0.05,包括大分子复合物、质膜、细胞核等；分子功能(MF)获取71种，其中63种P<0.05,包括蛋白丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶活性、ATP结合、蛋白激酶活性等。KEGG富集分析结果获取94条信号通路，其中80条信号通路P<0.05,包括癌症的途径、内分泌抵抗、EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药等。

取P值从小到大排序取GO分析的BP、CC、MF前10条，KEGG分析结果前20条，结合PPI网络所得的核心基因靶点制作network文件及Tape文件，利用Cytoscape 3.10.0软件构建GO—KEGG—疾病—药物关键靶点网络图，如图4。运行CytoNCA插件，按度值中心值评估降序排序提示EGFR、AKT1、PIK3R1交互较多，RAS信号通路、PI3K-AKT信号通路、内分泌抵抗等信号通路与胰腺癌相关性加大。

5.分子对接与关键靶点生存分析：

关键靶点PDB受体与柯伊利素Mol2结构配体在AutoDock vina 1.1.2软件中进行分子对接，10个关键靶点与柯伊利素的对接势能均小于-5 kcal/mol(见表1),具有较高的结合能力，其中PTGS2、EGFR、AKT1与柯伊利素对接势能最低。PTGS2与EGFR共同参与癌症通路与癌症中的MicroRNA通路(如图4)。共同参与分子过程中的酶结合、蛋白质结合，在细胞组分中参与大分子复合物、细胞质的作用，共同参与肽基/丝氨酸磷酸化的正向调节的生物学过程。利用PyMOL2.5软件将结合能更好生成氢键更多的靶点PTGS2、EGFR与柯伊利素对接结果进行可视化呈现(如图5),生存分析提示PTGS2、EGFR低表达有益于胰腺癌患者的生存。

表1关键靶点与柯伊利素分子对接结果

图4疾病与药物关键靶点-GO-KEGG网络图

图5分子对接结果

三、讨论

胰腺癌是预后最差的恶性肿瘤之一，但其发病率持续升高，全身治疗方案疗效及品种有限，靶向治疗和免疫治疗的疗效仍未得到证实[7],更多的药物治疗尚需进一步开发。动物实验研究发现多种植物类黄酮通过多种药理学机制发挥抗胰腺癌的作用[8],柯伊利素可能可以作为BCL2抑制剂靶向治疗胰腺癌的潜在化合物[4],然而，柯伊利素在胰腺癌中的其他作用靶点及其作用机制并不明确。

本研究通过网络药理学技术探讨发现柯伊利素与胰腺癌共同靶点达62个，通过SRTING APP作蛋白互作结果发现其中PTGS2、EGFR等10个靶点较为关键且分子对接结果较为理想。前列腺素—内过氧化物合酶2(Prostaglandin-endoperoxide synthase 2,PTGS2),也称为环氧合酶2(cyclooxygenase 2,COX-2),是前列腺素(PG)产生的限速酶[9]。前列腺素是信号转导通路的重要调节剂，有助于胃肠道恶性肿瘤的转移，参与恶性细胞增殖、血管生成、迁移、侵袭和凋亡活性，研究结果显示COX-2组织表达与胰腺导管腺癌总生存期降低有关[10]。肿瘤组织中PTGS2过度表达会导致胰腺癌的耐药和免疫逃逸，降低含铂类药物化疗的有效性[11]。不同极化的巨噬细胞在胰腺癌的发生和进展过程中发挥关键的作用[12],体外实验研究结果显示在LPS刺激的小鼠巨噬细胞中，柯伊利素通过TLR4/MyD88信号通路调节NF-κB、AP-1和MAPK来改善PTGS2的表达[13]。

目前认为KRAS是胰腺癌治疗的关键评估靶点[3],在胰腺导管癌(PDAC),90%～92%的患者KRAS发生突变。KRAS是人类RAS家族的最重要的成员之一，表皮生长因子受体(EGFR)是RAS信号转导通路的上游信号节点之一，EGFR在30%～95%的PDAC中过度表达[14],表皮生长因子受体(EGFR)酮酪酸激酶抑制剂厄洛替尼是第一个获批的胰腺癌靶向治疗药物[15]。柯伊利素抑制TNFα诱导EGR-1在转录水平上的表达，而EFR-1是一种早期快速反应蛋白，可快速诱导多种细胞外信号如生长因子EGFR等[16]。新型查尔酮被认为是EGFR和PTGS2双重抑制剂[17],而柯伊利素可能是一种具有潜在EGFR和PTGS2双重抑制作用活性的天然化合物。

本研究富集分析结果提示柯伊利素与胰腺癌共同基因富集了包括Ras信号通路、PI3K-Akt信号通路、内分泌抵抗等多种参与胰腺癌的发病机制、治疗的关键信号通路。RAS在细胞分化、黏附、迁移、增殖和存活中起核心作用，通过上下游信号通路调节RAS的活性，PI3K-Akt信号通路是RAS的下游通路，PI3K与RAS相关癌症的发生和进展有关，KRAS和BRAF突变可预测对mTOR抑制剂的耐药性，AKT与PI3K相互作用后在mTOR的激活中起关键作用，但目前PI3K-Akt抑制剂仍在研究中[18]。有趣的是，胰腺癌与多种内分泌疾病相关[19],黄酮类化合物柯伊利素及其衍生物单体或中药组分具有抗内分泌疾病的作用[4,20]。生存分析结果也提示柯伊利素关键靶点在抗胰腺癌中具有生存益处，这可能与柯伊利素具有EGFR和PTGS2双重抑制、内分泌抵抗共同作用有关。

综上所述，柯伊利素具有潜在的抗胰腺癌的作用，其机制可能是作用于EGFR、PTGS2等多靶点调控RAS信号通路、PI3K-Akt信号通路、内分泌抵抗等途径达到抗胰腺癌的作用，本研究将为抗胰腺癌新化合物提供循证依据，为进一步体外体内实验提供理论基础。

图6关键靶点PTGS2与EGFR表达在胰腺癌中的生存益处

参考文献:

[1]中国抗癌协会胰腺癌专业委员会.中国抗癌协会胰腺癌整合诊治指南(精简版)[J].中国肿瘤临床,2023,50(10):487-496.

[6]世界中医药学会联合会.网络药理学评价方法指南[J].世界中医药,2021,16(4):527-532.

基金资助:湖南省卫生健康委科研课题(D202314019409);怀化市第二人民医院科技项目(2023YP007);

文章来源:邱敏,唐娜萍,龙文明,等.柯伊利素抗胰腺癌作用机制的网络药理学研究[J].齐齐哈尔医学院学报,2024,45(16):1509-1514.