肺癌是全球最常見的惡性腫瘤之一，主要由約85%的非小細胞肺癌（NSCLC）和15%的小細胞肺癌（SCLC）組成。根據(jù)2024年發(fā)布的《2022年全球癌癥統(tǒng)計》，2022年全球新增近250萬例肺癌病例，超過180萬人死于肺癌，肺癌是癌癥發(fā)病率和死亡率的首要原因。另一項研究預測，到2050年，全球?qū)⑿略?80萬例肺癌病例，并導致320萬人死亡。目前，肺腺癌（LUAD）是NSCLC最常見的亞型。盡管化療、放療和手術有所改進，但面臨化療藥物耐藥、不良反應嚴重等多種挑戰(zhàn)。靶向治療和免疫治療已被開發(fā)出來以克服這些問題，但仍然面臨獲得性耐藥、治療效果不佳和系統(tǒng)性免疫功能障礙等問題。
6-甲氧基二氫血根堿（6-MDS）屬于異喹啉類生物堿，研究表明，6-MDS能誘導HT29和Hep G2細胞增殖和凋亡，此外還能通過抑制PI3K/AKT/mTOR信號通路并積累ROS來誘導乳腺癌MCF-7細胞凋亡和自噬，顯示出在癌癥治療中的巨大潛力。同時，6-MDS還通過ROS介導的DR5上調(diào)表現(xiàn)出對肝癌細胞的細胞毒性和對TRAIL誘導凋亡的增敏作用。最近的一項研究證實，6-MDS對肺腺癌（LUAD）具有選擇性抑制作用，是一款潛在的肺腺癌候選藥物分子。
如圖1所示，為了驗證6-MDS對肺癌（LUAD）的抗增殖作用，研究采用CCK8試劑盒分別在6-MDS處理24小時和48小時后測定細胞存活率。結果顯示，6-MDS對LUAD細胞增殖有明顯的抑制作用，LUAD細胞的存活率呈劑量依賴性下降（圖1A-B）。
圖1 6-MDS對A549細胞存活率影響
接著，研究人員對肺腺癌治療靶標和6-MDS的作用靶標進行了分析。如圖2所示，通過GEPIA數(shù)據(jù)庫中的TCGA-LUAD隊列，共識別出4246個差異表達基因（DEGs），其中包括1112個上調(diào)基因和3134個下調(diào)基因（圖2A）。此外，從Drugbank、GeneCards和OMIM這三個數(shù)據(jù)庫中提取了9642個LUAD靶點。最后，通過韋恩分析獲得了522個與LUAD相關的靶點。對于6-MDS的靶點，從PharmMapper、SuperPred、SwissTargetPrediction和targetnet這四個平臺中共獲得了379個目標基因。通過將肺腺癌（LUAD）相關靶點與6-MDS靶點進行交叉比對。確定了33個6-MDS在LUAD中的潛在靶點。KEGG富集分析結果顯示，這些基因在細胞周期、嘧啶代謝以及癌癥中的轉(zhuǎn)錄失調(diào)方面顯著富集（如圖2C）。而GO分析則表明，這33個潛在靶點與肺腺癌中細胞周期的G2/M期轉(zhuǎn)換、對傷口的反應以及對β-淀粉樣蛋白的反應顯著相關（如圖2D）。這些結果表明，6-MDS可能主要通過影響細胞周期來抑制肺腺癌的發(fā)生。
圖2 TCGA隊列中LUAD的差異表達基因（DEGs）及功能富集分析
通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPI）網(wǎng)絡分析（圖3A），研究人員找出了十個核心基因包括MMP9、CDK1、TYMS、CCNA2、ERBB2、CHEK1、KIF11、AURKB、PLK1和TTK。進一步的KEGG富集分析表明，這些核心基因主要參與細胞周期和癌癥信號通路（圖3C）。
圖3 核心基因的PPI網(wǎng)絡和KEGG分析
分子對接結果顯示，除了AURKB外，6-MDS與核心蛋白的結合能均高于-6 kcal/Mol，表明6-MDS與其中9個靶點之間有很強的親和力。特別地，6-MDS與PLK1的結合能為-11.90 kcal/mol，是10個核心基因中最低的對接能。
圖4 分子對接數(shù)據(jù)
GEPIA結果顯示，對于肺腺癌（LUAD），其他9個核心基因的mRNA表達水平在癌組織中遠高于正常組織（圖5）。此外，隨著LUAD的進展，CDK1、CCNA2、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK的表達水平顯著升高。進一步研究發(fā)現(xiàn)，與基因表達模式一致，CDK1、TYMS、CCNA2的蛋白表達水平相比正常肺組織顯著上調(diào)?？偵嫫诜治霰砻?，包括CDK1、TYMS、CCNA2、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK在內(nèi)的8個核心基因的高表達與LUAD患者的總生存期（OS）顯著相關。甲基化水平分析顯示，與正常組織相比，LUAD組織中TYMS、ERBB2、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK的啟動子甲基化水平顯著降低。免疫細胞浸潤研究發(fā)現(xiàn)，CCNA2、CDK1和TTK的表達與CD8+T細胞和中性粒細胞的浸潤呈正相關，而與B細胞和CD4+T細胞的浸潤呈負相關。CHEK1和KIF11的表達與中性粒細胞的浸潤呈正相關，而與B細胞的浸潤呈負相關。對于ERBB2，其表達水平與CD8+T細胞的浸潤呈負相關，而與B細胞的浸潤呈正相關。PLK1和TYMS的表達與中性粒細胞的浸潤呈正相關，而與B細胞的浸潤呈負相關。MMP9的表達與腫瘤純度呈負相關，而與B細胞、CD4+T細胞、巨噬細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞的浸潤呈正相關。
由于CDK1、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK在LUAD進展中顯著升高，并且與6-MDS表現(xiàn)出優(yōu)異的結合性能，因此選擇它們進行進一步qPCR實驗驗證。qPCR結果顯示，在5 μM 6-MDS干預24小時后，與未處理組相比，CDK1、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK的mRNA表達水平顯著降低（P < 0.05）（圖12A-E）。
圖5 qPCR實驗結果
肺癌是全球癌癥死亡的主要原因，其中肺腺癌（LUAD）是非小細胞肺癌（NSCLC）中最常見的類型。盡管靶向治療和免疫治療取得了進展，但LUAD患者的總體生存率仍有待提高。天然產(chǎn)物因其潛在的抗癌作用而備受關注，是創(chuàng)新藥物的開發(fā)開辟道路。本研究通過網(wǎng)絡藥理學、分子對接和實驗驗證對6-MDS進行了全面評估，揭示其在治療肺腺癌（LUAD）方面的治療作用和機制，表明6-MDS可能成為治療LUAD的候選藥物。
參考文獻：
1.Global cancer statistics 2022: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. 2024.
2.Exploring the mechanism of 6-Methoxydihydrosanguinarine in the treatment of lung adenocarcinoma based on network pharmacology, molecular docking and experimental investigation.2024.
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