Name: network pharmacology prediction and experimental validation of trichosanthes-fritillaria thunbergii action mechanism against lung adenocarcinoma
Uploaded: 2023-03-03T14:35:00
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이 연구는 Beijing University of Chinese Medicine의 혁신 교육 프로그램(No: 202110026036)의 지원을 받았습니다.

모든 네트워크 약리학 절차는 네트워크 약리학 평가 방법18에 대한 가이드라인에 따라 수행되었다. 모든 실험 절차는 베이징 중의과 대학의 실험실 관리 규정에 따라 수행되었습니다.
1. 네트워크 약리학적 예측
<ol><li>활성 구성 요소 선택<ol><li>HERB 데이터베이스(http://herb.ac.cn)19를 열고 "Gualou"( Trichosanthes kirilowii Maxim의 ?...

일반적으로 완전한 네트워크 약리학 연구에는 데이터베이스에서 활성 성분 식별, 활성 성분 및 질병에 해당하는 표적 획득, 약물 성분 질병 표적 네트워크 구축, 핵심 표적 및 경로 예측이 포함됩니다. 활성 성분과 핵심 단백질 간의 연관성(분자 도킹)은 컴퓨터 기술에 의해 예비적으로 예측되며 최종 검증은 실험을 사용하여 수행됩니다.
관련 데이터베이스의 선택은 연구의 ?...

폐암은 편평세포암, 선암, 대세포암 및 소세포암을 포함하는 폐 기관지 점막에서 유래하는 악성 종양을 말한다1. 폐 선암종(Lung adenocarcinoma, LUAD)은 가장 흔한 유형의 폐암으로, 전체 폐암 사례의 약 40%를 차지한다2. 대부분의 환자는 진행된 단계에서 진단을 받거나 원격 전이가 있어 수술의 기회를 잃는다3. 현재 임상 치료에서 동시 화학방사선 요법은 LUAD를 치료하는 가장 일반적인 전략이지만, 심각한 부작용으로 인해 적용이 제한된다4.
중국 전통 의학(TCM)은 LUAD 환자의 임상 증상을 효과적으로 완화하고 방사선 요법 및 화학 요법으로 인한 부작용을 줄일 수 있으므로 연구 핫스팟이 되었습니다 5,6,7. 중국 전통 의학에서 폐암은 "폐 축적"과 "폐 암석"의 범주에 속합니다. 기의 결핍과 가래, 정체 및 독의 상호 작용은 폐암의 발병에 중요합니다. 따라서 Qi를 강화하고 가래와 혈액 정체를 제거하는 것이 TCM 이론9에 따른 폐암의 주요 임상 치료 8 방법입니다. 트리코산테스 키릴로위 Maxim(Gualou)과 Fritillaria thunbergii Miq(Zhebeimu)는 폐암 치료에 일반적인 약물 쌍을 나타내며, 이 조합은 열을 제거하고 가래를 감소시키는 효과가 있습니다10,11,12. 그러나 그 작용 메커니즘은 여전히 불분명하며 추가 연구가 필요합니다.
네트워크 약리학은 여러 약물과 질병 사이의 복잡한 네트워크 관계를 밝히는 것을 목표로 하는 시스템 생물학 및 다방향 약리학 이론에 기반한 포괄적인 방법입니다13. 중국 전통 처방은 다중 성분 및 다중 표적이라는 특성을 가지고 있으며, 이는 네트워크 약리학 연구에 매우 적합하다는 것을 의미합니다14,15. 최근 네트워크 약리학은 TCM 공식 연구에서 강력한 접근 방식으로 부상했으며 연구 핫스팟이 되었습니다16,17.
그러나 우리가 아는 한, 네트워크 약리학에 대한 모든 연구는 텍스트로 제공됩니다. 비디오를 통해 이 기술을 제시하면 학습 임계값이 크게 줄어들고 이 기술의 홍보가 용이해지며 이는 이 기사의 장점 중 하나입니다. 본 연구에서는 폐 선암에 대한 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 를 예로 들어 네트워크 약리학 예측 및 실험적 검증을 수행했습니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.25% trypsin-EDTA</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>R001100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A549&#160;cell line</td>
			<td>Procell</td>
			<td>CL-0016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AKT antibody</td>
			<td>CST</td>
			<td>4691S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BCA Protein Assay Kit</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>PC0020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chemiluminescence detection system</td>
			<td>Shanghai Qinxiang Scientific Instrument Factory</td>
			<td>ChemiScope 6100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s modified eagle medium (DMEM)</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>11995</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enhanced chemiluminescence (ECL) kit&#160;</td>
			<td>ABclonal</td>
			<td>RM00021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum</td>
			<td>ScienCell</td>
			<td>0025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HRP Goat Anti-Rabbit IgG (H+L)</td>
			<td>ABclonal</td>
			<td>AS014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MTS assay kit</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G3580</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p-AKT antibody</td>
			<td>CST</td>
			<td>6040S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin streptomycin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>C14-15070-063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF)</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>P0100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphatase inhibitor</td>
			<td>Beyotime</td>
			<td>P1081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline (PBS)</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>P1020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyvinylidene difluoride (PVDF) membranes</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>ISEQ00010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RIPA lysis solution</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>R0010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary evaporator</td>
			<td>Shanghai Yarong Biochemical Instrument Factory</td>
			<td>RE52CS-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum freeze-drying mechanism</td>
			<td>Ningbo Scientz Biotechnology</td>
			<td>SCIENTZ-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#946;-Actin antibody</td>
			<td>ABclonal</td>
			<td>AC026</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

network pharmacology prediction and experimental validation of trichosanthes-fritillaria thunbergii action mechanism against lung adenocarcinoma

우리는 네트워크 약리학 및 실험적 검증을 기반으로 폐 선암종(LUAD) 치료에서 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 메커니즘을 연구하는 것을 목표로 했습니다. Trichosanthis 및 Fritillaria thunbergii의 유효 성분 및 잠재적 표적은 중국 전통 의학의 고처리량 실험 및 참조 유도(HERB) 데이터베이스와 유사성 앙상블 접근법(SEA) 데이터베이스에 의해 수집되었으며, LUAD 관련 표적은 GeneCards 및 Online Mendelian Inheritance in Man(OMIM) 데이터베이스. 약물-성분-질병-표적 네트워크는 Cytoscape 소프트웨어에 의해 구축되었습니다. 단백질-단백질 상호작용(PPI) 네트워크, 유전자 온톨로지(GO) 기능, 교토 유전자 및 게놈 백과사전(KEGG) 경로 농축 분석을 수행하여 핵심 표적과 주요 경로를 얻었습니다. Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 및 A549 세포의 수성 추출물을 후속 실험 검증에 사용했습니다. HERB 데이터베이스와 문헌 검색을 통해 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 31개의 효과적인 화합물과 157개의 잠재적 표적 유전자를 스크리닝했으며, 그 중 144개는 폐 선암 치료에서 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 조절 표적이었습니다. GO 기능적 농축 분석은 폐 선암에 대한 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 작용 메커니즘이 주로 단백질 인산화임을 보여주었습니다. KEGG 경로 농축 분석은 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii에 의한 폐 선암종의 치료가 주로 PI3K/AKT 신호 전달 경로를 포함한다는 것을 시사했습니다. 실험적 검증은 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 수성 추출물이 A549 세포의 증식과 AKT의 인산화를 억제할 수 있음을 보여주었습니다. 네트워크 약리학 및 실험적 검증을 통해 PI3K/AKT 신호 전달 경로가 폐 선암 치료에서 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii의 작용에 중요한 역할을 한다는 것이 확인되었습니다.

총 31 개의 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 관련 활성 성분이 확인되었으며, 여기에는 21 개의 Trichosanthes 및 10 개의 Fritillaria thunbergia 성분과 144 개의 해당 표적이 포함됩니다. 전체적으로, 9,049 및 67 LUAD-관련 유전자는 각각 GeneCards 데이터베이스와 OMIM 데이터베이스에서 추출되었다. 중복된 유전자를 삭제한 후 LUAD와 관련된 9,057개의 유전자를 동정하였다. 잠재적인 치료 표적을 얻기 ...

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Network Pharmacology Prediction and Experimental Validation of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Action Mechanism Against Lung Adenocarcinoma

이 연구는 네트워크 약리학 및 실험적 검증을 기반으로 폐 선암종 치료에 대한 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 의 메커니즘을 보여줍니다. 이 연구는 또한 PI3K/AKT 신호 전달 경로가 폐 선암 치료에서 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 의 작용에 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다.

폐 선암종에 대한 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii 작용 메커니즘의 네트워크 약리학 예측 및 실험적 검증

We aimed to study the mechanism of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii in treating lung adenocarcinoma (LUAD) based on network pharmacology and ...

중국 전통 의학, 우리는 대상의 다중 구성 요소의 특성에 대해 이야기 할 것입니다. 네트워크 및 생물학 연구를 위한 가장 기본적인 상자입니다. 우리는 임계 값을 줄이는 기술을 시연했습니다.네트워크 약리학은 체계적인 분석 기술이며, 다중 요인의 상호 작용 네트워크 작업 도구를 구축합니다. Network Pharmacological의 데이터는 데이터베이스에서 가져온 것인데도 중국 전통 의학의 단일 경로를 효과적으로 예측할 수 있지만 약물, 단백질과의 관계는 예측할 수 없으며 후속 실험에 의해 검증되어야 합니다. 시작하려면 HERB 데이터베이스를 열고 Gua Liu와 Zhebimu를 키워드로 사용하여 두 약물의 구성 요소를 얻으십시오.두 약물의 관련 구성 요소의 목록과 표준 SMILES 구조를 다운로드하십시오. 이제 HERB 그룹 데이터베이스에 경구 생체이용률 및 약물과 유사한 값을 가진 성분을 포함하여 얻은 성분이 활성인지 여부를 결정합니다. 성분에 경구 생체이용률 및 약물과 유사한 값이 없는 경우 성분 Swiss ADME Database에 성분을 입력하여 각 성분에 대한 정보를 얻습니다.GI 흡수율이 높고 적어도 2개의 약물 유사 값을 갖는 성분을 활성 성분으로 포함시킨다. 활성 성분의 목표를 예측하려면 HERB 데이터베이스를 엽니다. 활성 구성 요소의 표준 SMILES 구조를 검색하고 복사합니다.그런 다음 유사성 앙상블 접근 방식을 열고 활성 구성 요소의 표준 SMILES 구조를 검색 상자에 붙여넣습니다. SEA 시도를 클릭하여 대상 키, 대상 이름, P-값 및 각 활성 구성 요소의 최대 TC를 얻습니다. 데이터를 스프레드시트에 복사하고 스프레드시트 파일 필터링 기능을 사용하여 대상 키로 활성 구성 요소 대상을 필터링합니다.모든 표적을 스프레드시트에 복사하고 중복을 제거하여 약물 표적을 얻습니다. 이제 유전자 카드 데이터베이스와 인간의 온라인 멘델 유전을 열어 질병 표적을 예측하십시오. Lung Adenocarcinoma'를 키워드로 사용하여 폐 선암의 질병 표적을 얻습니다.질병 표적의 스프레드시트를 다운로드하고 반복 표적을 삭제하여 폐 선암 표적을 얻습니다. 폐 선암 관련 표적과 약물 표적을 새 스프레드시트의 동일한 열에 복사하여 약물 구성 요소 질병 표적 네트워크를 구성합니다. 도구 모음에서 데이터 중복 식별 기능을 사용하여 폐 선암 관련 표적과 Trichosanthes Fritillaria Thunbergia 활성 성분 관련 표적의 교차 표적을 얻습니다.Cytoscape 3.8.0을 엽니다. 메뉴 표시줄에서 파일을 클릭하고 가져오기를 선택합니다. 파일의 네트워크가 뒤따릅니다.스프레드시트 파일을 가져오려면 왼쪽 제어판의 스타일 표시줄을 통해 네트워크 노드의 크기와 색상을 최적화합니다. 신경망 토폴로지 분석에는 신경망 분석 함수를 사용합니다. 메뉴 표시줄에서 도구를 클릭하고 네트워크 분석을 선택합니다.테이블 패널에서 제목 표시줄의 각도를 클릭하여 내림차순으로 각도별로 구성 요소를 정렬합니다. 상위 10개 구성 요소와 대상을 주요 활성 구성 요소 및 핵심 목표로 삼습니다. PPI 네트워크를 구성하고 핵심 단백질을 스크리닝합니다.문자열 데이터베이스를 열고 폐 선암종에 대한 Trichosanthes Fritillaria Thunbergia의 잠재적 표적에 대한 텍스트 형식 목록을 이름 목록에 붙여넣습니다.'대화 상자. 그런 다음 유기체에서 호모사피엔스를 선택합니다. 검색을 클릭하고 계속 버튼을 선택하고 결과가 나오면 설정 그리고 틱 높은 신뢰도 0.700 기본 설정의 최소 필수 상호 작용 점수에서 고급 설정에서 네트워크의 연결이 끊긴 노드 높음을 선택합니다.그런 다음 업데이트 버튼을 클릭합니다. 그런 다음 제목 표시줄에서 내보내기를 클릭하고 PPI 관계의 짧은 표 형식 텍스트를 TSV 형식으로 다운로드합니다. Cytoscape 3.8.0을 엽니다.파일을 클릭하고 가져오기를 선택한 다음 파일에서 네트워크를 클릭하여 시각적 분석을 위해 TSV 형식 파일을 가져옵니다. 신경망 분석기 함수를 사용하여 위상 분석을 수행합니다. 왼쪽 제어판의 스타일 막대를 통해 네트워크 노드의 크기와 색상을 최적화합니다.Medscape 플랫폼을 열고 잠재적인 치료 대상의 텍스트 형식 목록을 대화 상자에 붙여넣은 다음 제출 버튼을 클릭하여 KEGG 농축 분석을 수행합니다. 호모 사피엔스(Homo sapiens)를 종(species)으로 입력하고 분석(analysis as species)을 선택한 다음 사용자 지정 분석 버튼을 클릭합니다. 보강을 선택합니다.KEGG 경로만 선택한 다음 농축 분석을 클릭합니다. 진행률 표시줄이 100%에 도달하면 분석 보고서 페이지의 주황색 버튼을 클릭하여 보강 결과를 확인합니다. 하나의 zip 파일에서 모두 클릭'을 클릭하여 보강 결과를 다운로드한 다음 Enrichment_GO' 폴더에서 _FINAL_GO'csv 파일을 열어 결과를 얻습니다.R-Software를 열고 설치 패키지 GG 플롯 2' 및 라이브러리 GG 플롯 2'를 입력합니다. 엔터를 눌러 KEGG 시각화 프로그램을 실행하세요. 세포 생존율을 검출하기 위해 섭씨 37도에서 1분 동안 0.25% 트립신 1밀리리터로 대수 성장기 A 549 세포를 분해합니다.1밀리리터의 DMEM Complete Medium을 추가하여 트립신을 중화하고 부드럽게 불어 세포 배출을 촉진합니다. 그런 다음 혼합물을 원심분리하여 세포 펠렛을 얻고 DMEM Complete Medium을 사용하여 얻은 세포를 재현탁합니다. 세포 현탁액을 혈구계에 첨가하고 자동 세포 계수기를 사용하여 계수하고, DMEM 완전 배지를 사용하여 밀리리터당 10 내지 4번째 세포로 5배로 희석한다 이제 10 밀리리터의 PBS에 Trichosanthes Fritillaria Thunbergia 물 추출물 1g을 용해시키고 0.22 마이크로미터 필터를 통해 여과 멸균한다.PBS를 사용하여 혼합물을 다른 농도로 희석합니다. 희석된 세포 100 마이크로리터를 96 웰 플레이트의 각 웰에 넣었다. 세포 부착 후, 각 웰의 농도를 조절하기 위해 농도가 다른 Trichosanthes Fritillaria Thunbergia 물 추출물 1 마이크로 리터를 첨가하십시오.배양 24시간 후에 원래의 배지를 버리고 100 마이크로리터의 DMEM을 첨가한다. 기본 배지는 섭씨 37도 및 5% 이산화탄소에서 2시간 동안 추가 배양합니다. 배양이 끝나면 20 마이크로 리터의 MTS 용액을 첨가하고 세포를 1 시간 더 배양한다.배양된 혼합물을 다른 플레이트로 옮깁니다. 마이크로플레이트 리더를 사용하여 490나노미터 파장에서 흡광도를 측정하고 세포 생존율을 계산합니다. 대수 성장기 A 549 세포를 밀리리터 당 10 내지 5번째 세포로 5배로 희석한다.2 밀리리터의 세포 현탁액을 6 웰 플레이트에 첨가하고 12 시간 동안 성장시킨다. 앞서 설명한 바와 같이 Trichosanthes Fritillaria Thunbergia 물 추출물의 다른 PBS 희석액을 얻은 후 PBS 용액 20 마이크로 리터를 블랭크 대조군에 추가하고 Trichosanthes Fritillaria Thunbergia 물 추출물의 다양한 희석액 20 마이크로 리터를 다른 농도 그룹에 추가합니다. 개입 24시간 후, 상층액을 버리고 PBS로 세포를 세 번 세척합니다.250 마이크로리터의 RIPA 완충액을 각 웰에 첨가하고, 세포를 30분 동안 용해시킨다. 원심분리를 위해 용해물을 수집하고 상층액을 얻습니다. 폐 선암에 대한 Trichosanthes Fritillaria Thunbergia의 약물 성분 질병 표적 상호 작용 네트워크가 표시됩니다.상호 작용 네트워크에서, 얻은 상위 10 개의 활성 성분은 폐 선암 치료에서 Trichosanthes Fritillaria Thunbergia의 작용의 주요 활성 성분입니다. PPI 네트워크에는 122개의 기능성 단백질과 210개의 상호작용 관계가 포함되었습니다. 상위 10개 핵심 단백질은 주로 신생혈관 형성, 세포 증식, 세포 사멸 및 세포막 수송에 관여합니다.KEGG가 선정한 상위 20개 경로 중 PI3K-AKT 신호전달 경로, Rap1 신호전달 경로, 포스포리파제-D 신호전달 경로, MAPK1 신호전달 경로가 폐암과 밀접한 관련이 있으며, 그 중 PI3K-AKT 경로가 1위를 차지했습니다. 밀리리터당 400마이크로그램 이상의 농도에서 Trichosanthes Fritillaria Thunbergia 추출물은 밀리리터당 최대 800마이크로그램의 농도에서 A-549 세포에 대한 세포 증식 및 억제 효과를 억제할 수 있으며 억제 농도의 절반에 가깝습니다. Trichosanthes Fritillaria Thunbergia 추출물의 개입은 각 그룹에서 AKT 단백질 발현에 큰 변화를 일으키지 않았습니다.그러나, p-AKT 세린-473 발현은 억제되었고, 용량 의존적 효과를 나타내었다. Trichosanthes Fritillaria Thunbergia의 중요한 구성 요소는 PI3K AKT 경로의 핵심 단백질과 분자적으로 도킹되었으며, 그 결과 Diosmetin 및 Kaempferol과 AKT1의 결합 에너지가 마이너스 7 미만으로 강력한 결합 활성을 나타냅니다. 가장 중요한 것은 중국 전통 의학의 목표에 대한 활성 성분을 달성하는 것입니다.뿐만 아니라 Network Pharmacological의 핵심입니다.

Research

JoVE Journal

Medicine

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