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基于转录组测序和网络药理学探究青蒿琥酯干预U87和U251脑胶质瘤细胞的药效差异机制

药学学报 2023年第6期58卷 1475-1483页

作者：李涛毛霞张彦琼林娜 SATO Takashi MIZUNO Koji okuyama katsuki 黄丰云南中医药大学中药学院云南昆明650500 中国中医科学院中药研究所北京100700 东京药科大学生物化学系东京都八王子市192-0392

青蒿琥酯具有干预脑胶质瘤的潜能,但其药理作用机制尚不明确。本研究首先基于U87和U251两种人源脑胶质瘤细胞,探究青蒿琥酯对细胞活性、增殖和凋亡的影响,发现青蒿琥酯对U87细胞活性和增殖能力的抑制作用强于对U251细胞;Hoechst和TUNEL... 详细信息

青蒿琥酯具有干预脑胶质瘤的潜能,但其药理作用机制尚不明确。本研究首先基于U87和U251两种人源脑胶质瘤细胞,探究青蒿琥酯对细胞活性、增殖和凋亡的影响,发现青蒿琥酯对U87细胞活性和增殖能力的抑制作用强于对U251细胞;Hoechst和TUNEL细胞凋亡染色实验也发现,青蒿琥酯可以显著促进U87细胞的凋亡(P <0.05),而仅大剂量的青蒿琥酯可促进U251细胞的凋亡(P <0.01)。接着,利用青蒿琥酯处理前后的U87和U251细胞裂解液,通过转录组测序检测和差异数据分析,分别获得青蒿琥酯敏感性和非敏感性细胞株的差异基因集以及青蒿琥酯效应相关基因集,旨在挖掘青蒿琥酯对两类细胞敏感性不一的分子机制。通过构建上述各对比组差异基因互作网络和计算网络拓扑特征值,筛选药效相关的关键网络靶标;生物功能富集分析结果表明,上述关键网络靶标显著富集于多条与脑胶质瘤病理环节相关的信号通路,其中,与细胞凋亡相关的转录激活因子4 (ATF4)-DNA损伤诱导转录因子3 (DDIT3)-聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1 (PARP1)信号轴的富集显著性最高。分子对接结果也表明,青蒿琥酯与ATF4和DDIT3均具有较好的结合能力。本研究初步揭示了青蒿琥酯干预U87脑胶质瘤细胞的潜能与其抑制肿瘤细胞内异常活化的ATF4-DDIT3-PARP1信号轴,进而诱导细胞凋亡有关;同时也表明了PARP1可能是U251细胞对青蒿琥酯产生耐药的重要靶标。相关结果为青蒿琥酯治疗脑胶质瘤,以及解决脑胶质瘤治疗药物耐药的现状提供了新的实验依据。

关键词：青蒿琥酯脑胶质瘤转录组测序网络药理学药理机制

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基于DNA甲基化测序技术研究青蒿琥酯干预脑胶质瘤的分子机制

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中草药 2023年第6期54卷 1814-1824页

作者：闫向英毛霞李涛 Koji Mizuno katsuki okuyama 林娜张彦琼 Takashi Sato 中国中医科学院中药研究所北京100700 东京药科大学生物化学系东京192-0392

目的探究青蒿琥酯干预胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)的药效及其潜在分子机制。方法采用Cell TiterBlue检测青蒿琥酯对U87和U2512种人源胶质母细胞瘤细胞活性和增殖的影响;流式细胞术检测青蒿琥酯对2种细胞周期的调节作用;采用q RT-PCR... 详细信息

目的探究青蒿琥酯干预胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)的药效及其潜在分子机制。方法采用Cell TiterBlue检测青蒿琥酯对U87和U2512种人源胶质母细胞瘤细胞活性和增殖的影响;流式细胞术检测青蒿琥酯对2种细胞周期的调节作用;采用q RT-PCR和Western blotting检测青蒿琥酯对2种细胞自噬水平的影响。采用DNA甲基化联合网络药理学从表观遗传学层面研究青蒿琥酯干预GBM的靶标基因,并建立蛋白质-蛋白质相互作用网络,通过计算网络中各节点的网络拓扑特征值,筛选出青蒿琥酯干预GBM的核心靶点并进行生物功能富集分析;采用AutoDock v4.2.6和Auto Dock Vina v1.2.0软件开展分子对接虚拟计算,考察青蒿琥酯与其候选关键靶点的结合能力,并采用Western blotting验证青蒿琥酯对2种脑胶质瘤细胞中关键靶点表达的影响。结果青蒿琥酯可显著抑制U87细胞的活性和增殖(P<0.05、0.01、0.001),而对U251细胞的药效不显著;高剂量青蒿琥酯可影响2种细胞周期分布;高剂量青蒿琥酯可显著提高U87细胞中3种自噬标志分子[自噬关键分子酵母Atg6同系物(ATG6 autophagy related 6 homolog,Beclin1)、泛素结合蛋白(ubiquitin-binding protein,p62)、微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC3)]的m RNA表达水平(P<0.001),而仅高剂量青蒿琥酯升高U251细胞中p62的m RNA表达水平(P<0.05);低、中、高剂量青蒿琥酯可显著提高U87细胞中Beclin1、p62、LC3B蛋白表达水平(P<0.05、0.01),仅中、高剂量青蒿琥酯可以影响U251细胞中Beclin1、p62、LC3B蛋白表达。利用给药前后的U87与U251细胞进行DNA甲基化测序与网络药理学整合分析,在获得青蒿琥酯敏感型和耐药型脑胶质瘤细胞的差异基因集,以及青蒿琥酯干预2种细胞效应基因集的基础上,发现其干预2类脑胶质瘤细胞的关键网络靶标共同参与GBM恶性进展密切相关的血小板衍生生长因子受体α(platelet derived growth factor receptorα,PDGFRA)-大鼠肉瘤基因(rat sarcoma viral oncogene homolog,RAS)-B-Raf原癌基因(B-Raf proto-oncogene,BRAF)-丝裂原活化蛋白激酶激酶(mitogenactivated protein kinase kinase,MEK)-细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinase,ERK)通路,且青蒿琥酯与其直接靶标(PDGFRA、BRAF)具有较强的亲和力。Western blotting实验证实青蒿琥酯可以抑制U87和U251细胞中关键靶点PDGFRA和BRAF蛋白的表达(P<0.05、0.01、0.001)。结论青蒿琥酯可能通过靶向调控PDGFRA-RAS-BRAF-MEKERK信号通路,从而抑制GBM细胞的生长和扩散,为青蒿琥酯治疗GBM提供了体外实验依据,也为解决临床抗肿瘤药物的耐药问题提供了新思路和新方法。

关键词：青蒿琥酯胶质母细胞瘤 DNA甲基化分析耐药 PDGFRA-RAS-BRAF-MEK-ERK信号通路

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