今天我们来看一篇2022年3月8日发表于BioMed Research International杂志，题为“Molecular Mechanism of Gleditsiae Spina for the Treatment of High-Grade Serous Ovarian Cancer Based on Network Pharmacology and Pharmacological Experiments”的研究论文，该文章通过网络药理学、生物信息学、分子对接等方法揭示了Gleditsiae Spina（皂角刺）治疗高级浆液性卵巢癌（High-Grade Serous Ovarian Cancer）的靶点和分子机制。

这篇文章的研究套路比较经典：

1.筛选有效成分

2.活性成分-靶点网络分析

3.GEO数据库分析HGSC相关靶点差异表达基因

4.构架活性成分靶标网络

5.目标途径富集分析

6.靶点与分子对接

7.体外验证

研究结果

1.Gleditsiae Spina提取物中的主要化学成分筛选

作者通过提取Gleditsiae Spina的化合物，根据LC-MS检测获得的各化学成分保留时间、高分辨率精确分子量、MSn多水平片段信息，结合提取的离子电流图和标准品信息、Mzcloud数据库及相关文献，确定其组成，共鉴定出39个主要组成成分。

图 1 UHPLC-Q-Exactive Orbitrap MS鉴定结果为Gleditsiae Spina提取物中的主要化学成分。

2.网络构建与目标预测

在SwissADME平台中根据药代动力学和药物相似性进行筛选，并根据既往文献报道进行补充，得到26个活性成分。从PubChem获得26个选定组分的SDF结构，并采用PharmMapper靶标预测模型对上述26个活性成分靶标进行预测。

图 2 Gleditsiae Spina的活动成分-目标网络图

“活性成分-靶点”网络的构建与分析。利用Cytoscape 3.7.2绘制和分析了脊柱裂有效成分与其活性靶点之间的关系网络，共获得635个节点（包括609个靶点和26个活性成分）和1090个关系。

3.卵巢癌相关靶点搜索

卵巢癌相关靶点（1483）是从基因表达综合（GEO）数据库中确定的。

图 3 差异表达基因的火山图。

4.卵巢癌脊柱裂治疗关键靶点的筛查

为了在PPI网络中获取更丰富的节点-节点连接信息，对节点信息传输效率进行优化，确定在网络中发挥重要作用的目标，计算上述交叉PPI网络图的网络拓扑特征属性值。通过两次筛选，共获得87个重点靶点。

图 4 脊柱裂治疗卵巢癌的关键靶点（a）和PPI网络（b）

5.卵巢癌脊柱裂治疗的通路富集分析和可视化

采用Metascape平台对上述87个关键节点进行基因富集分析，包括GO-BP（生物过程）、GO-CC（细胞成分）、GO-MF（分子功能）和KEGG通路。

图 5 用于治疗HGSC的脊柱裂关键靶点的GO和KEGG富集的气泡图。

6.化合物和核心靶标的分子对接和分子动力学模拟结果

将两种核心潜在化合物木犀草素luteolin和染料木黄酮genistein与PIK3CA、CTNNB1、HPSE和AKT14个核心靶点分子对接，获得受体-配体对接结果。在九组中，对接评分最高的是木犀草素-HPSE（-8.97 kcal/mol），最低的对接评分是染料木犀草素-HPSE（-7.35 kcal/mol）。这表明所选的潜在核心化合物与靶标具有更好的结合活性。

图 6化合物与核心靶标的分子对接

接下来，选择染料木黄酮、木犀草素和小檗碱作为网络中的核心成分，用AKT1、HPSE和PI3K进行分子动力学模拟测试。染料木黄酮和木犀草素与配体的结合迅速稳定并继续起作用，经过短暂的波动，小檗碱与配体的结合也形成稳定状态。

图 7 具有核心靶标的化合物的分子动力学模拟

7.Gleditsiae Spina对卵巢癌治疗效果的验证

接下来，作者进行了体外实验，以验证Gleditsiae Spina的潜在治疗靶点。进行MTT测定以评估不同浓度Gleditsiae Spina溶液对A2780，SKOV3和HEY癌细胞以及正常细胞IOSE80和SVOG的活力影响。结果表明，脊柱裂对肿瘤细胞有一定的杀伤作用，但对组织细胞没有。为了进一步探索脊柱裂的治疗机制，结合上述KEGG分析数据，用1.25和2.5 mg/mL的Gleditsiae Spina溶液刺激A2780细胞24 h，然后进行蛋白质提取和分析蛋白质印迹分析。结果表明，卵巢癌细胞中肝素酶1，MMP9，β-连环蛋白和N-钙粘蛋白的水平显着下调，以剂量依赖性方式响应Gleditsiae Spina治疗。此外，用Gleditsiae Spina处理抑制了与PI3K / AKT / mTOR途径相关的蛋白质的表达。接下来，作者探讨了GS的抗肿瘤作用是否依赖于AKT激酶，向细胞中加入浓度为2 nM的AKT激酶抑制剂。结果表明，AKT只是脊柱裂的靶点之一，脊柱裂的抗肿瘤作用部分取决于AKT激酶。

图 8 细胞验证结果

小结

在这项研究中，作者通过网络药理学、生物信息学、分子对接、体外验证等方法揭示了Gleditsiae Spina治疗卵巢癌的靶点和治疗的分子机制。这些结果可为Gleditsiae Spina在卵巢癌治疗中的临床应用提供依据。