肺癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，主要由约85%的非小细胞肺癌（NSCLC）和15%的小细胞肺癌（SCLC）组成。根据2024年发布的《2022年全球癌症统计》，2022年全球新增近250万例肺癌病例，超过180万人死于肺癌，肺癌是癌症发病率和死亡率的首要原因。另一项研究预测，到2050年，全球将新增380万例肺癌病例，并导致320万人死亡。目前，肺腺癌（LUAD）是NSCLC最常见的亚型。尽管化疗、放疗和手术有所改进，但面临化疗药物耐药、不良反应严重等多种挑战。靶向治疗和免疫治疗已被开发出来以克服这些问题，但仍然面临获得性耐药、治疗效果不佳和系统性免疫功能障碍等问题。
6-甲氧基二氢血根碱（6-MDS）
属于异喹啉类生物碱，研究表明，6-MDS能诱导HT29和Hep G2细胞增殖和凋亡，此外还能通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路并积累ROS来诱导乳腺癌MCF-7细胞凋亡和自噬，显示出在癌症治疗中的巨大潜力。同时，6-MDS还通过ROS介导的DR5上调表现出对肝癌细胞的细胞毒性和对TRAIL诱导凋亡的增敏作用。
最近的一项研究证实，6-MDS对肺腺癌（LUAD）具有选择性抑制作用，是一款潜在的肺腺癌候选药物分子。
如图1所示，为了验证6-MDS对肺癌（LUAD）的抗增殖作用，研究采用CCK8试剂盒分别在6-MDS处理24小时和48小时后测定细胞存活率。结果显示，6-MDS对LUAD细胞增殖有明显的抑制作用，LUAD细胞的存活率呈剂量依赖性下降（图1A-B）。
图1 6-MDS对A549细胞存活率影响
接着，研究人员对肺腺癌治疗靶标和6-MDS的作用靶标进行了分析。如图2所示，通过GEPIA数据库中的TCGA-LUAD队列，共识别出4246个差异表达基因（DEGs），其中包括1112个上调基因和3134个下调基因（图2A）。此外，从Drugbank、GeneCards和OMIM这三个数据库中提取了9642个LUAD靶点。最后，通过韦恩分析获得了522个与LUAD相关的靶点。对于6-MDS的靶点，从PharmMapper、SuperPred、SwissTargetPrediction和targetnet这四个平台中共获得了379个目标基因。通过将肺腺癌（LUAD）相关靶点与6-MDS靶点进行交叉比对。确定了33个6-MDS在LUAD中的潜在靶点。KEGG富集分析结果显示，这些基因在细胞周期、嘧啶代谢以及癌症中的转录失调方面显著富集（如图2C）。而GO分析则表明，这33个潜在靶点与肺腺癌中细胞周期的G2/M期转换、对伤口的反应以及对β-淀粉样蛋白的反应显著相关（如图2D）。这些结果表明，6-MDS可能主要通过影响细胞周期来抑制肺腺癌的发生。
图2 TCGA队列中LUAD的差异表达基因（DEGs）及功能富集分析
通过蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析（图3A），研究人员找出了十个核心基因包括MMP9、CDK1、TYMS、CCNA2、ERBB2、CHEK1、KIF11、AURKB、PLK1和TTK。进一步的KEGG富集分析表明，这些核心基因主要参与细胞周期和癌症信号通路（图3C）。
图3 核心基因的PPI网络和KEGG分析
分子对接结果显示，除了AURKB外，6-MDS与核心蛋白的结合能均高于-6 kcal/Mol，表明6-MDS与其中9个靶点之间有很强的亲和力。特别地，6-MDS与PLK1的结合能为-11.90 kcal/mol，是10个核心基因中最低的对接能。
图4 分子对接数据
GEPIA结果显示，对于肺腺癌（LUAD），其他9个核心基因的mRNA表达水平在癌组织中远高于正常组织（图5）。此外，随着LUAD的进展，CDK1、CCNA2、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK的表达水平显著升高。进一步研究发现，与基因表达模式一致，CDK1、TYMS、CCNA2的蛋白表达水平相比正常肺组织显著上调。总生存期分析表明，包括CDK1、TYMS、CCNA2、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK在内的8个核心基因的高表达与LUAD患者的总生存期（OS）显著相关。甲基化水平分析显示，与正常组织相比，LUAD组织中TYMS、ERBB2、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK的启动子甲基化水平显著降低。免疫细胞浸润研究发现，CCNA2、CDK1和TTK的表达与CD8+T细胞和中性粒细胞的浸润呈正相关，而与B细胞和CD4+T细胞的浸润呈负相关。CHEK1和KIF11的表达与中性粒细胞的浸润呈正相关，而与B细胞的浸润呈负相关。对于ERBB2，其表达水平与CD8+T细胞的浸润呈负相关，而与B细胞的浸润呈正相关。PLK1和TYMS的表达与中性粒细胞的浸润呈正相关，而与B细胞的浸润呈负相关。MMP9的表达与肿瘤纯度呈负相关，而与B细胞、CD4+T细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞的浸润呈正相关。
由于CDK1、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK在LUAD进展中显著升高，并且与6-MDS表现出优异的结合性能，因此选择它们进行进一步qPCR实验验证。qPCR结果显示，在5 μM 6-MDS干预24小时后，与未处理组相比，CDK1、CHEK1、KIF11、PLK1和TTK的mRNA表达水平显著降低（P < 0.05）（图12A-E）。
图5 qPCR实验结果
肺癌是全球癌症死亡的主要原因，其中肺腺癌（LUAD）是非小细胞肺癌（NSCLC）中最常见的类型。尽管靶向治疗和免疫治疗取得了进展，但LUAD患者的总体生存率仍有待提高。天然产物因其潜在的抗癌作用而备受关注，是创新药物的开发开辟道路。本研究通过网络药理学、分子对接和实验验证对6-MDS进行了全面评估，揭示其在治疗肺腺癌（LUAD）方面的治疗作用和机制，表明6-MDS可能成为治疗LUAD的候选药物。
参考文献：
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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