Guanggancao Ding'in kastrasyona dirençli prostat kanseri tedavisindeki etki mekanizmasının ağ farmakolojisi ve deneysel doğrulamaya dayalı olarak araştırılması
Prostat kanseri (PCa), yaşlı erkeklerin üreme sisteminde en sık görülen malign tümördür. Androjen yoksunluğu için birçok erken tedavi etkilidir, ancak çoğu sonunda hormona duyarlı prostat kanserinden kastrasyona dirençli prostat kanserine (CRPC) ilerler. CRPC oldukça ölümcül ve invaziv bir prostat kanseridir. CRPC hastalarının 84%'sinden fazlasında metastaz görülür ve ortalama sağkalım süresi yalnızca 20 aydır. Son yıllarda yeni kemoterapi ilaçları ve endokrin ilaçlar ortaya çıkmış olsa da, bu kemoterapi ilaçlarının birçok yan etkisi vardır ve endokrin ilaçların ilacın etki süresini kısaltan direnç sorunları vardır. Bu nedenle, kastrasyon direnci sürecini geciktirmek ve CRPC'yi tedavi etmek için yeni ilaçlar bulmak büyük önem taşımaktadır.
Glabridin, meyan kökünden elde edilen, anti-enflamatuar, antioksidan, anti-tümör, nöroprotektif ve anti osteoporoz gibi çok çeşitli biyolojik aktivitelere sahip flavonoid bir bileşiktir. Glisirizinin meme kanseri, karaciğer kanseri, mide kanseri ve serviks kanserinde tümör hücresi proliferasyonunu inhibe etme ve apoptozu indükleme konusunda iyi bir etkiye sahip olduğu bildirilmektedir. Bununla birlikte, glisirizinin CRPC üzerindeki moleküler mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır. Ağ farmakolojisi, farmakoloji, bilgisayar bilimi ve sistem biyolojisine dayalı bilgi ağlarının bir kombinasyonudur ve karmaşık hastalıklarda ilaç keşfi ve seçimi için yeni fikirler sağlar. Guanggancao Ding'in CRPC üzerindeki etki mekanizmasını daha fazla araştırmak için, ağ farmakolojisi, moleküler yerleştirme ve hücre deneylerini kullanarak etki mekanizmasını keşfettik ve gelecekteki ilaç temel araştırmaları ve klinik uygulamaları için referans sağladık.

Son yıllarda prostat kanserinin geleneksel Çin tıbbı ile tedavisinde, özellikle de CRPC'de önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Geleneksel Çin tıbbının cerrahi veya kemoterapi ile kombinasyonu, tümör boyutunu küçültme, PSA'yı düşürme, nüksü azaltma ve hayatta kalma süresini uzatma etkilerine sahiptir. Birçok araştırma raporu meyan kökündeki aktif bileşenlerin CRPC üzerinde önemli bir anti-tümör etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Gioti ve arkadaşları meyan kökü ekstraktının (GGE) tek başına veya doksorubisin ile kombinasyon halinde androjenden bağımsız prostat kanseri hücreleri (PC-3 hücreleri) üzerinde anti proliferatif etkilere sahip olduğunu ve LC3A, ULK1 ve AMBRA1 gibi otofaji ile ilgili genlerin ekspresyonunu teşvik edebileceğini bulmuştur. Zhang ve arkadaşları, isoliquiritigenin'in prostat kanseri hücrelerinin (PC-3 ve 22RV1) proliferasyonunu inhibe edebildiğini, apoptozu indükleyebildiğini, G2/M hücre döngüsünü bloke edebildiğini ve in vivo hayvan deneyleri yoluyla PC-3 ksenograftlarının büyümesini inhibe edebildiğini bulmuşlardır. Meyan kökü mükemmel anti CRPC aktivitesi sergiler ve meyan kökündeki glisirizin, çok dikkat çeken ve iyi anti-tümör aktivitesine sahip birçok flavonoidden biridir. CRPC'nin etki mekanizması daha fazla araştırılmaya değerdir.
Geleneksel farmakoloji ile karşılaştırıldığında, ağ farmakolojisi yeni ilaç geliştirme için yeni bir bakış açısı sağlar. Glisirizinin CRPC üzerindeki etki mekanizmasını daha iyi anlamak için, TCMIO, TCMSP ve PharmMapper gibi veritabanları aracılığıyla glisirizinin 683 hedefini toplamak için ağ farmakolojisi yöntemlerini kullandık. Venn diyagramı araçlarını kullanarak kastrasyona dirençli prostat kanseri için glisirizinin 55 anahtar hedefini elde ettik ve PPI protein etkileşim ağı analizi yoluyla AKT1, TP53, ESR1, EGFR ve ALB gibi 10 çekirdek hedefi belirledik. GO zenginleştirme analizi glisirizinin esas olarak protein fosforilasyonunu, oksidasyon reaksiyonlarını ve hücre döngüsünü düzenleyerek hücre metabolizmasını ve apoptozu düzenlediğini göstermiştir. Moleküler yerleştirme ayrıca glisirizinin 10 çekirdek hedef ile iyi bir yerleştirme aktivitesine sahip olduğunu göstermiştir. Glisirizinin bu çekirdek hedef proteinlerin ekspresyonunu düzenleyerek anti-tümör etkiler elde edebileceği öngörülmektedir. Bu çekirdek hedefler arasında AKT1 proteini en yüksek kenetlenme aktivitesine sahiptir. AKT1, tümörlerin çeşitli biyolojik süreçlerinde yer alan PI3K/AKT sinyal yolundaki önemli düzenleyici faktörlerden biridir. Prostat kanserinde, genom ve transkriptom profillerine dayalı olarak primer prostat kanserinin 42%'sinde ve metastatik prostat kanseri örneklerinin 100%'sinde PI3K/AKT yolağı bileşenlerinin genetik varyasyonları ve gen ekspresyonu düzensizliği tespit edilmiştir. İlk çalışmalarda, AKT alt tiplerinin (AKT1, AKT2) prostat kanserinde androjene duyarlı evreden hormona refrakter evreye geçişi teşvik edebileceği öne sürülmüştür. CRPC hastalarının tedavisine ilişkin temel araştırmalar temelinde, çalışmalar kastrasyona dirençli prostat kanseri hayvan modellerinde AKT1/2'nin nakavt edilmesinin in vivo ve in vitro metastazları önemli ölçüde azalttığını bildirmiştir. AKT1 ekspresyonunun inhibe edilmesinin CRPC hastalarının sağkalım prognozunu iyileştirebileceği ve AKT1 inhibitörlerinin CRPC hastaları için potansiyel bir tedavi olabileceği görülebilir. Çalışmamız teorik olarak glisirizinin bir AKT1 inhibitörü olabileceğini düşündürmektedir, ancak glisirizinin CRPC hastaları için etkili bir AKT1 inhibitörü olup olamayacağının gelecekte daha fazla deneysel doğrulamaya ihtiyacı vardır.
KEGG yolağı zenginleştirme sonuçları PI3K/AKT sinyal yolağı ve proteoglikanların kanser, prostat kanseri, kemokin reseptör aktivasyonu, endokrin direnci ve epidermal büyüme faktörü reseptör tirozin kinaz inhibitörlerine direnç dahil 105 ilgili sinyal yolağında yer aldığını göstermiştir (P<0.01). Bunlar arasında, en endişe verici olanı fosfatidil-3-kinaz (PI3K)/serin treonin protein kinaz (AKT) sinyal yolağıdır. PI3K/AKT sinyal yolu hücresel metabolizmanın, büyümenin, çoğalmanın, farklılaşmanın ve protein sentezinin düzenlenmesinde rol oynar. PI3K/AKT sinyal yolağındaki mutasyonlar birçok insan tümöründe tespit edilmiştir. Araştırma verileri, ilerlemiş prostat kanseri hastalarının 70% ila 100% kadarının PI3K yolağında düzensizlik yaşadığını göstermektedir. Ve PI3K/AKT sinyal yolunun hormona duyarlı prostat kanserinin kastrasyona dirençli prostat kanserine ilerlemesinde önemli bir rol oynadığı ve etki mekanizmasının CRPC için potansiyel bir biyobelirteç olarak hizmet edebilecek androjen reseptörü (AR) sinyal yolunun düzenlenmesiyle ilgili olabileceği bulunmuştur. Şu anda, AZD5363 gibi PI3K/AKT sinyal yolağı ile ilgili inhibitörler klinik deneme aşamasına girmiş ve önemli terapötik etkiler elde etmiştir. Bu yolakla ilgili inhibitörlerin incelenmesi, CRPC tedavisinde önemli bir değere sahiptir.
Ayrıca CCK8 yöntemi ile glisirizinin PC-3 hücrelerinin proliferasyonunu önemli ölçüde inhibe edebildiğini bulduk. Akış sitometrisi ve DAPI boyama deneyleri hücre apoptozunu indükleyebildiğini gösterdi ve mikroskop altında hücre sayısında azalma ve morfolojik küçülme gözlendi. Anti-tümör ilaç konsantrasyonlarının taranması için, IC50'lerinin biraz daha yüksek olduğunu bulduk, bu da moleküler yerleştirme için kullanılan yarı esnek yerleştirme yöntemiyle ilgilidir. Esnek kenetlenme ile karşılaştırıldığında, yarı esnek kenetlenme ile hesaplanan bağlanma enerjisi daha düşüktür. Ayrıca, doğal bir antioksidan olarak glisirizin güçlü antioksidan etkilere sahiptir. Bununla birlikte, düşük doz doğal antioksidanlar anti-tümör deneylerinde iyi anti-tümör aktivitesi göstermezken, yüksek doz doğal antioksidanlar hücreler üzerinde toksik etkilere sahiptir ve spesifik mekanizmasının daha fazla araştırılması gerekir. Ağ farmakolojisi tarafından tahmin edilen KEGG sinyal yoluna dayanarak, glisirizinin PC-3 hücreleri üzerindeki inhibitör etkisinin esas olarak PI3K/AKT sinyal yolu ile ilişkili olabileceğini tahmin ediyoruz. Glisirizinin PC-3 hücrelerinde PI3K/AKT sinyal yolağı ile ilgili proteinlerin ekspresyonu üzerindeki etkisini araştırmak için Western blot deneyleri yapılmıştır. Sonuçlar, glisirizinin AKT proteinlerinin fosforilasyon sürecini önemli ölçüde inhibe edebildiğini gösterdi. Deneyimizde, glisirizinin fosforlanmış AKT proteininin ekspresyonunu önemli ölçüde inhibe edebildiği, ancak fosforlanmış PI3K proteininin ekspresyonu üzerindeki inhibitör etkinin beklendiği gibi olmadığı gözlenmiştir. Protein yükleme konsantrasyonunu ve oranını tekrar tekrar ayarladıktan ve işlemi sıkı bir şekilde standardize ettikten sonra, protein hala önemli etkiler göstermedi. Bunun nedeninin, düşük potansiyele sahip olan p-PI3K proteininin kalite sorunu ile ilgili olabileceği düşünülmektedir. Bununla birlikte, bu çalışma için sınırlı finansman nedeniyle, diğer ürünlerin proteinlerini değiştirmedik. Gelecekteki deneylerde, hipotezimizi doğrulamak için bu yolakla ilgili daha fazla proteini analiz edeceğiz.
Özetle, bu çalışma glisirizinin kastrasyona dirençli prostat kanseri üzerindeki potansiyel etki mekanizmasını ağ farmakolojisi yoluyla analiz ve tahmin etmiş ve ayrıca moleküler yerleştirme ve in vitro hücre deneyleri yoluyla doğrulamıştır. Sonuçlar, glisirizinin PC-3 hücrelerinin proliferasyonunu inhibe edebildiğini ve apoptozu indükleyebildiğini ve mekanizmasının AKT proteininin fosforilasyon süreci ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, anti CRPC mekanizmasının esas olarak PI3K/AKT sinyal yolağı ile ilgili proteinlerin fosforilasyonunu düzenleyerek olabileceğini tahmin ediyoruz. Bu çalışma sadece Guanggancao Ding'in kastrasyona dirençli prostat kanseri tedavisindeki moleküler mekanizmasını keşfetmek için araştırma fikirleri sağlamakla kalmamakta, aynı zamanda meyan kökündeki flavonoidleri içeren anti-tümör ilaçların geliştirilmesi ve klinik uygulaması için etkili bir yöntem sunmaktadır.