Name: network pharmacology prediction and experimental validation of trichosanthes-fritillaria thunbergii action mechanism against lung adenocarcinoma
Uploaded: 2023-03-03T14:35:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Network Pharmacology Prediction and Experimental Validation of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Action Mechanism Against Lung Adenocarcinoma at JoVE.com

Denna studie stöddes av innovationsutbildningsprogrammet vid Beijing University of Chinese Medicine (nr: 202110026036).

Alla nätverksfarmakologiska procedurer utfördes i enlighet med riktlinjerna för utvärderingsmetoder för nätverksfarmakologi18. Alla experimentella procedurer utfördes i enlighet med laboratoriehanteringsreglerna vid Peking University of Chinese Medicine.
1. Farmakologisk prediktion av nätverk
<ol><li>Val av aktiva komponenter<ol><li>Öppna HERB-databasen (http://herb.ac.cn)19 och använd "Gualou" (det kinesiska namnet f...

I allmänhet inkluderar en komplett nätverksfarmakologisk studie identifiering av aktiva komponenter från databaser, förvärv av mål som motsvarar aktiva komponenter och sjukdomar, uppbyggnad av ett nätverk för läkemedelskomponent-sjukdom-mål och förutsägelse av kärnmål och vägar. Sambandet mellan aktiva komponenter och kärnproteiner (molekylär dockning) förutsägs preliminärt av datorteknik, och den slutliga verifieringen utförs med hjälp av ett experiment.
Valet av relevan...

Lungcancer avser maligna tumörer som härrör från lungbronkialslemhinnan, inklusive skivepitelcancer, adenokarcinom, storcelligt karcinom och småcellscancer1. Lungadenokarcinom (LUAD) är den vanligaste typen av lungcancer och står för cirka 40% av de totala lungcancerfallen2. De flesta patienter diagnostiseras i ett avancerat stadium eller har fjärrmetastaser och förlorar därmed möjligheten till operation3. I nuvarande klinisk behandling är samtidig kemoradioterapi den vanligaste strategin för behandling av LUAD, men dess tillämpning är begränsad på grund av allvarliga biverkningar4.
Traditionell kinesisk medicin (TCM) kan effektivt lindra de kliniska symtomen hos LUAD-patienter och minska biverkningarna orsakade av strålbehandling och kemoterapi och har därmed blivit en forskningshotspot 5,6,7. I traditionell kinesisk medicin hör lungcancer till kategorin "lungackumulering" och "lungpetrous". Bristen på Qi och interaktionen mellan slem, stasis och gift är viktiga vid patogenesen av lungcancer. Därför är tonifiering av Qi och eliminering av slem och blodstasis den huvudsakliga kliniska behandlingen8 metoder för lungcancer enligt TCM-teori9. Trichosanthes kirilowii Maxim (Gualou) och Fritillaria thunbergii Miq (Zhebeimu) representerar ett vanligt läkemedelspar vid behandling av lungcancer, och denna kombination har effekterna av att rensa värme och minska slem10,11,12. Dess verkningsmekanism är dock fortfarande oklar, och ytterligare forskning behöver genomföras.
Nätverksfarmakologi är en omfattande metod baserad på teorin om systembiologi och multidirektionell farmakologi som syftar till att avslöja komplexa nätverkssamband mellan flera läkemedel och sjukdomar13. Traditionella kinesiska recept har egenskaperna att vara multikomponent och multimål, vilket innebär att de är mycket lämpliga för studier av nätverksfarmakologi14,15. Nyligen har nätverksfarmakologi framträtt som ett kraftfullt tillvägagångssätt i studien av TCM-formler och har blivit en forskningshotspot16,17.
Men så vitt vi vet presenteras all forskning om nätverksfarmakologi som text. Att presentera denna teknik via video kommer att minska inlärningströskeln kraftigt och underlätta marknadsföringen av denna teknik, vilket är en av fördelarna med denna artikel. I denna studie tog vi Trichosanthes-Fritillaria thunbergii mot lungadenokarcinom som ett exempel för att utföra nätverksfarmakologisk prediktion och experimentell validering.

<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

Vi syftade till att studera mekanismen för Trichosanthes-Fritillaria thunbergii vid behandling av lungadenokarcinom (LUAD) baserat på nätverksfarmakologi och experimentell verifiering. De effektiva komponenterna och potentiella målen för Trichosanthis och Fritillaria thunbergii samlades in genom experiment med hög kapacitet och referensstyrd (HERB) databas över traditionell kinesisk medicin och en databas för likhetsensemblemetod (SEA), och de LUAD-relaterade målen frågades av databaserna GeneCards och Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM). Ett nätverk av läkemedelskomponent-sjukdom-mål konstruerades av programvaran Cytoscape. Protein-protein interaktion (PPI) nätverk, gen ontologi (GO) funktion och Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) väg anrikningsanalyser genomfördes för att erhålla kärnmål och viktiga vägar. Ett vattenextrakt av Trichosanthes-Fritillaria thunbergii- och A549-celler användes för den efterföljande experimentella valideringen. Genom HERB-databasen och litteratursökning screenades 31 effektiva föreningar och 157 potentiella målgener av Trichosanthes-Fritillaria thunbergii, varav 144 var regulatoriska mål för Trichosanthes-Fritillaria thunbergii vid behandling av lungadenokarcinom. GO-analysen av funktionell anrikning visade att verkningsmekanismen för Trichosanthes-Fritillaria thunbergii mot lungadenokarcinom huvudsakligen är proteinfosforylering. KEGG-anrikningsanalysen föreslog att behandlingen av lungadenokarcinom av Trichosanthes-Fritillaria thunbergii huvudsakligen involverar PI3K / AKT-signalvägen. Den experimentella valideringen visade att ett vattenextrakt av Trichosanthes-Fritillaria thunbergii kunde hämma spridningen av A549-celler och fosforyleringen av AKT. Genom nätverksfarmakologi och experimentell validering verifierades att PI3K / AKT-signalvägen spelar en viktig roll i verkan av Trichosanthes-Fritillaria thunbergii vid behandling av lungadenokarcinom.

Totalt identifierades 31 Trichosanthes-Fritillaria thunbergii-relaterade aktiva komponenter, inklusive 21 Trichosanthes och 10 Fritillaria thunbergia-komponenter, samt 144 motsvarande mål. Totalt extraherades 9 049 och 67 LUAD-relaterade gener från GeneCards-databasen respektive OMIM-databasen. Efter radering av duplicerade gener identifierades 9 057 gener relaterade till LUAD. Skärningspunkten mellan de LUAD-relaterade generna och Trichosanthes-Fritillaria thunbergii aktiva kompon...

Watch this Scientific Journal Video about Network Pharmacology Prediction and Experimental Validation of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Action Mechanism Against Lung Adenocarcinoma at JoVE.com

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

Denna studie avslöjar mekanismen för Trichosanthes-Fritillaria thunbergii vid behandling av lungadenokarcinom baserat på nätverksfarmakologi och experimentell verifiering. Studien visar också att PI3K / AKT-signalvägen spelar en viktig roll i verkan av Trichosanthes-Fritillaria thunbergii vid behandling av lungadenokarcinom.

Nätverksfarmakologi Prediktion och experimentell validering av Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Verkningsmekanism mot lungadenokarcinom

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

Traditionell kinesisk medicin, Vi talar om egenskaperna hos multikomponent av målet. Vilket är den mycket grundläggande rutan för nätverks- och biologisk forskning. Vi gjorde en demonstration av tekniken som kommer att sänka tröskeln.Network Pharmacological är systematisk analytisk teknik, bygger verktygen för interaktionsnätverksarbete av multifaktorer. Det kan effektivt förutsäga den enda vägen för traditionell kinesisk medicin i Data från Network Pharmacological kommer från databasen, även om det inte kan förutsäga förhållandet till droger, proteiner, och detta måste det fortfarande verifieras av efterföljande experiment. För att börja öppna HERB-databasen och använd Gua Liu och Zhebimu som nyckelord för att få komponenterna i de två drogerna.Ladda ner listan och den kanoniska SMILES-strukturen för de relaterade komponenterna i de två läkemedlen. Bestäm nu om den erhållna komponenten är aktiv genom att inkludera komponenter med oral biotillgänglighet och läkemedelsliknande värden i HERB Group Database. Om komponenten inte har någon oral biotillgänglighet och läkemedelsliknande värden, mata in komponenten i den schweiziska ADME-databasen för att få information om varje komponent.Inkludera komponenter med hög GI-absorption och minst två ja-läkemedelsliknande värden som aktiva komponenter. För att förutsäga målet för de aktiva komponenterna, öppna HERB-databasen. Sök och kopiera de kanoniska SMILES-strukturerna för de aktiva komponenterna.Öppna sedan metoden för likhetsensemble och klistra in de kanoniska SMILES-strukturerna för de aktiva komponenterna i sökrutan. Klicka på try SEA'för att få målnyckeln, målnamnet, P-värdet och maximalt TC för varje aktiv komponent. Kopiera data till ett kalkylblad och använd filterfunktionen för kalkylbladsfiler för att filtrera de aktiva komponenternas mål efter målnyckel.Kopiera alla mål till ett kalkylblad och ta bort dubbletterna för att få läkemedelsmålen. Öppna nu genkortdatabasen och online Mendelian arv hos människan för att förutsäga sjukdomsmål. Använd lungadenokarcinom 'som nyckelord för att få sjukdomsmålen för lungadenokarcinom.Ladda ner kalkylbladen för sjukdomsmålen och ta bort de upprepade målen för att få målen för lungadenokarcinom. Konstruera ett målnätverk för läkemedelskomponentsjukdomar genom att kopiera lungadenokarcinomrelaterade mål och läkemedelsmål i samma kolumn, i ett nytt kalkylblad. Använd funktionen data identifiera dubbletter i verktygsfältet för att få korsningsmål för lungadenokarcinomrelaterade mål och Trichosanthes Fritillaria Thunbergia aktiva komponentrelaterade mål.Öppna Cytoscape 3.8.0. Klicka på fil i menyraden och välj importera. Följt av nätverk från fil.För att importera kalkylarkfilen, optimera storleken och färgen på nätverksnoderna via stilfältet i den vänstra kontrollpanelen. Använd funktionen analysera nätverk för analys av nätverkstopologi. Klicka på verktyg i menyraden och välj analysera nätverk.På tabellpanelen klickar du på graden i namnlisten för att ordna komponenterna efter grad i fallande ordning. Ta de 10 viktigaste komponenterna och målen som de viktigaste aktiva komponenterna och kärnmålen. Att konstruera PPI-nätverket och screena kärnproteinerna.Öppna strängdatabasen och klistra in textformatlistan över de potentiella målen för Trichosanthes Fritillaria Thunbergia, mot lungadenokarcinom i dialogrutan lista över namn. Välj sedan homosapiens i organismer. Klicka på sök och välj fortsätt-knappar, när resultaten är tillgängliga klickar du på inställningar Och kryssa för hög konfidens 0,700 I grundläggande inställningar, under minsta nödvändiga interaktionspoäng markerar du höga frånkopplade noder i nätverket, i avancerade inställningar.Klicka sedan på uppdateringsknappen. Klicka sedan på exporter i namnlisten och ladda ner den korta tabelltexten i PPI-förhållandet i TSV-format. Öppna Cytoscape 3.8.0.Klicka på fil, välj, importera, följt av nätverk från fil för att importera TSV-formatfilen för visuell analys. Använd nätverksanalysatorfunktionen för att utföra den topologiska analysen. Optimera storleken och färgen på nätverksnoderna genom stilfältet i den vänstra kontrollpanelen.Utför KEGG-anrikningsanalys genom att öppna Medscape-plattformen, klistra in textformatlistan över de potentiella terapeutiska målen i dialogrutan och klicka sedan på skicka-knappen. Markera Homo sapiens i både inmatning som art och analys som art och klicka sedan på den anpassade analysknappen. Välj berikning.Markera endast KEGG-vägen och klicka sedan på anrikningsanalys. När förloppsindikatorn når 100 % klickar du på den orange knappen på analysrapportsidan för berikningsresultaten. Klicka på allt i en zip-fil'för att ladda ner anrikningsresultatet och öppna sedan _FINAL_GO'csv-filen i mappen Enrichment_GO'för att få resultatet.Öppna R-Software och skriv installationspaket GG plot two'and library GG Plot two'in R För installation av GG plot två R-paketet. Tryck på enter för att köra KEGG Visualization-programmet. För att detektera cellviabilitet, smälta de logaritmiska odlingsfas A 549-cellerna med en milliliter 0,25% trypsin i en minut vid 37 grader Celsius.Tillsätt en milliliter DMEM Complete Medium för att neutralisera trypsinet och blås det försiktigt för att främja cellavverkning. Centrifugera sedan blandningen för att erhålla cellpelleten och resuspendera de erhållna cellerna med användning av DMEM Complete Medium. Tillsätt cellsuspensionen till en hemocytometer och räkna med en automatiserad cellräknare, späd den till fem gånger 10 till fjärde cellerna per milliliter med DMEM komplett medium Lös nu upp ett gram Trichosanthes Fritillaria Thunbergia vattenextrakt i 10 ml PBS och filtrera sterilisera det genom ett 0,22 mikrometerfilter.Späd blandningen till olika koncentrationer med PBS. Platta 100 mikroliter av de utspädda cellerna i varje brunn på en 96-brunnsplatta. Efter cellvidhäftning, tillsätt en mikroliter Trichosanthes Fritillaria Thunbergia vattenextrakt med olika koncentrationer för att justera koncentrationen av varje brunn.Kassera det ursprungliga mediet efter 24 timmars kultur och tillsätt 100 mikroliter DMEM. Basmedium för ytterligare inkubation i två timmar vid 37 grader Celsius och 5% koldioxid. Vid slutet av inkubationen tillsätt 20 mikroliter MTS-lösning och inkubera cellerna i ytterligare en timme.Överför den inkuberade blandningen till en annan platta. Använd en mikroplattläsare för att mäta absorbansen vid en våglängd på 490 nanometer och beräkna cellens livskraft. Späd de logaritmiska tillväxtfas A 549-cellerna till fem gånger 10 till de femte cellerna per milliliter.Tillsätt två milliliter av cellsuspensionen till en sexbrunnsplatta och växa i 12 timmar. Efter erhållande av olika PBS-utspädningar av Trichosanthes Fritillaria Thunbergia vattenextrakt som visats tidigare, tillsätt 20 mikroliter PBS-lösning till den blinda kontrollgruppen och 20 mikroliter av de olika utspädningarna av Trichosanthes Fritillaria Thunbergia vattenextrakt till olika koncentrationsgrupper. Efter 24 timmars ingrepp, kassera supernatanten och rengör cellerna med PBS tre gånger.Tillsätt 250 mikroliter Ripa-buffert till varje brunn och lysera cellerna i 30 minuter. Samla upp lysatet för centrifugalisering och erhåll supernatanten. Läkemedelskomponentens målinteraktionsnätverk för Trichosanthes Fritillaria Thunbergia mot lungadenokarcinom visas.I interaktionsnätverket, De 10 bästa aktiva komponenterna som erhålls är de viktigaste aktiva komponenterna i verkan av Trichosanthes Fritillaria Thunbergia vid behandling av lungadenokarcinom. PPI-nätverket i inkluderade 122 funktionella proteiner och 210 interaktionsrelationer. De 10 bästa kärnproteinerna är huvudsakligen involverade i neovaskularisering, cellproliferation, apoptos och cellmembrantransport.Av de 20 bästa vägarna rankade av KEGG är PI3K-AKT-signalvägen, Rap1-signalvägen, fosfolipas-D-signalvägen och MAPK1-signalvägen nära associerad med lungcancer, bland vilka PI3K-AKT-vägen rankades först. Trichosanthes Fritillaria Thunbergia-extrakt vid koncentrationer över 400 mikrogram per milliliter kunde hämma cellproliferation och hämningseffekten på A-549-celler vid koncentrationer upp till 800 mikrogram per milliliter var nära hälften hämmande koncentration. Interventionen av Trichosanthes Fritillaria Thunbergia-extrakt orsakade ingen signifikant förändring i AKT-proteinuttryck i varje grupp.Emellertid hämmades p-AKT Serine-473-uttrycket och visade en dosberoende effekt. De kritiska komponenterna i Trichosanthes Fritillaria Thunbergia dockades molekylärt med nyckelproteinerna i PI3K AKT-vägen, och resultaten föreslog att bindningsenergierna för Diosmetin och Kaempferol med AKT1 var mindre än minus sju, vilket indikerar stark bindningsaktivitet. Det viktigaste är att ha uppnått aktiva ingredienser på målen för traditionell kinesisk medicin.Samt vars mål är kärnan i Network Pharmacological.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

An Experimental Paradigm for the Prediction of Post-Operative Pain (PPOP)

An Experimental Paradigm for the Prediction of Post-Operative Pain PPOP

En experimentell paradigm för förutsägelse av postoperativ smärta (PPOP)

Many women undergo cesarean delivery without problems, however some experience significant pain after cesarean section. Pain is associated with negative ...

Experimental Human Pneumococcal Carriage

Experimentell Human Pneumococcal Transport

Experimental human pneumococcal carriage (EHPC) is scientifically important because nasopharyngeal carriage of Streptococcus pneumoniae is both the major ...

Synergetic Use of Neural Precursor Cells and Self-assembling Peptides in Experimental Cervical Spinal Cord Injury

Synergi Användning av neurala prekursorceller och självorganiserande peptider i experimentell Cervical Ryggmärgsskada

Spinal cord injuries (SCI) cause serious neurological impairment and psychological, economic, and social consequences for patients and their families. ...

An Ex vivo Model to Study Hormone Action in the Human Breast

An Ex vivo Model to Study Hormone Action in the Human Breast

En<em&gt; Ex vivo</em&gt; Modell för att studera Hormone Action i Human Breast

The study of hormone action in the human breast has been hampered by lack of adequate model systems. Upon in vitro culture, primary mammary epithelial ...

Evaluation of Lung Metastasis in Mouse Mammary Tumor Models by Quantitative Real-time PCR

Utvärdering av lungmetastas i musbrösttumör Modeller av kvantitativ realtids-PCR

Metastatic disease is the spread of malignant tumor cells from the primary cancer site to a distant organ and is the primary cause of cancer associated ...

Dissection and Explant Culture of Murine Allantois for the In Vitro Analysis of Allantoic Attachment

Dissection and Explant Culture of Murine Allantois for the In Vitro Analysis of Allantoic Attachment

Dissektion och Explant kultur av murina Allantois för In vitro- analys av allantoiska fastsättning

The placenta is essential for the growth and development of mammalian embryos. For this reason, numerous genetic alterations and likely also environmental ...

Scratch Migration Assay and Dorsal Skinfold Chamber for In Vitro and In Vivo Analysis of Wound Healing

Scratch migration assay och dorsal skinfold kammare för in vitro-och in vivo-analys av sårläkning

Impaired cutaneous wound healing is a major concern for patients suffering from diabetes and for elderly people, and there is a need for an effective ...

Diagnosis and Surgical Treatment of Human Brucellar Spondylodiscitis

Diagnos och kirurgisk behandling av human brucellar spondylodiscitis

Brucellar spondylodiscitis (BS) is the most prevalent and significant osteoarticular presentation of human Brucellosis, which is commonly manifested in ...

Laser-Induced Action Potential-Like Measurements of Cardiomyocytes on Microelectrode Arrays for Increased Predictivity of Safety Pharmacology

Laserinducerad åtgärdspotentialliknande mätningar av kardiomyocyter på mikroelektrodmatriser för ökad prediktivitet för säkerhetsfarmakologi

Life-threatening drug-induced cardiac arrhythmia is often preceded by prolonged cardiac action potentials (AP), commonly accompanied by small ...

Behavioral and Network Pharmacology-Based Analyses for the Traditional Mongolian Medicine Zadi-5 in a Rat Model of Depression

Beteende- och nätverksfarmakologibaserade analyser för den traditionella mongoliska medicinen Zadi-5 i en råttmodell av depression

Zadi-5 is a traditional Mongolian medicine that is widely used for the treatment of depression and symptoms of irritation. Although the therapeutic ...