Prostat kanseri tedavisinde sofokarpinin etki mekanizmasının in vitro hücre deneyleri ve ağ farmakolojisine dayalı olarak araştırılması
Prostat kanseri (PCa), dünya çapında orta yaşlı ve yaşlı erkeklerin üriner sisteminde en sık görülen malign tümörlerden biridir. 2020 yılında, 1,41 milyon yeni PCa vakası ve 380000 ölüm dahil olmak üzere dünya çapında 10,06 milyon yeni erkek kanseri vakası ve 5,53 milyon ölüm gerçekleşmiştir ve ölüm oranı insidansa oranı 27%'dir. Çin'de 120000 yeni PCa vakası ve 50000 ölüm gerçekleşmiş olup, PCa mortalitesinin insidansa oranı 41.7%'dir. Amerikan Kanser Derneği'nin 2023 yılı araştırma verilerine göre, PCa insidansı yaklaşık 29% ile erkek kötü huylu tümörler arasında ilk sırada yer almaktadır. Şu anda, klinik uygulamada PCa için ana tedavi seçenekleri androjen yoksunluğu tedavisi, radikal prostatektomi, radyoterapi, kemoterapi ve moleküler hedefli tedaviyi içermektedir. Bununla birlikte, bu tedavi yöntemlerinin birçok yan etkisi vardır ve ilaç direncine eğilimlidir, bu da bazı hastalarda kötü prognoz ve nüks veya progresyonla sonuçlanır. Bu nedenle, PCa tedavisi için güvenli ve etkili yeni ilaçların araştırılması büyük önem taşımaktadır.
Sophoridin (SRI), esas olarak Sophora alopecuroides L'den izole edilen tetrasiklik bir kinolin alkaloididir. Araştırmalar, SRI'nin anti-enflamatuar, antiviral ve anti-tümör etkileri dahil olmak üzere birçok farmakolojik etkiye sahip olduğunu göstermiştir. 2005 yılında, sophocarpine hidroklorür enjeksiyonu, malign trofoblastik tümörlerin klinik tedavisi için Devlet Gıda ve İlaç İdaresi tarafından onaylanmıştır. Şu anda, SRI gastrointestinal tümörlerin karaciğer metastazı tedavisinde denenmektedir. Aynı zamanda, çok sayıda rapor SRI'nın kolorektal kanser, akciğer kanseri, pankreas kanseri ve diğer tümörler üzerinde iyi bir inhibitör etkiye sahip olduğunu doğrulamıştır. Bununla birlikte, SRI'nın PCa üzerindeki etkisi ve olası etki mekanizması hala belirsizdir.
Ağ farmakolojisi, klasik farmakoloji, biyoinformatik ve bilgisayar bilimi teorilerine dayanan, ilaç geliştirme ve ilaç etki mekanizmaları araştırmalarında yaygın olarak kullanılan yeni bir disiplindir. Bu makale, SRI'nin DU-145 hücrelerinin proliferasyonu ve apoptozu üzerindeki etkilerini in vitro hücre deneyleri yoluyla araştırmakta ve PCa'nın SRI ile klinik tedavisi için teorik temel ve veri desteği sağlamak amacıyla olası etki mekanizmasını keşfetmek için ağ farmakolojisi ve moleküler yerleştirme tekniklerini birleştirmektedir.

PCa, orta yaşlı ve yaşlı erkekler arasında en sık görülen malign tümördür ve ilaç direnci ve metastaza yatkındır, bu da kötü prognoza ve yüksek nüks oranına yol açar. Bu nedenle, PCa tedavisi için yeni terapiler aramak çok acil hale gelmiştir. Geleneksel Çin tıbbının doğal kimyasal aktif bileşenleri, malign tümörlerin önlenmesi ve tedavisinde önemli bir rol oynamaktadır. SRI esas olarak geleneksel Çin tıbbı Sophora alopecuroides'ten izole edilen aktif bir alkaloiddir ve aralarında anti-tümör aktivitesinin özellikle öne çıktığı çeşitli farmakolojik aktivitelere sahiptir. 2005 yılında, sophocarpine hidroklorür enjeksiyonu Çin Gıda ve İlaç İdaresi tarafından bir anti-kanser ilacı olarak onaylanmıştır. SRI, mide kanseri, karaciğer kanseri, akciğer kanseri, kolon kanseri, pankreas kanseri ve diğer tümörler üzerinde in vivo ve in vitro olarak iyi anti-tümör etkiler göstermiştir. SRI, çeşitli tümör hücrelerinin proliferasyonunu ve invazyonunu inhibe edebilir, kanser hücrelerinin apoptozunu ve otofajisini teşvik edebilir. İşlevi PI3K/AKT, Wnt/B-catenin, MAPK/ERK ve hücre döngüsü gibi yolaklarla ilişkilidir. Mevcut araştırmalar söz konusu olduğunda, SRI'nın PCa üzerindeki rolü ve kesin mekanizması hala tam olarak anlaşılamamıştır. Bu çalışma, in vitro hücre deneyleri, ağ farmakolojisi ve moleküler yerleştirme teknikleri aracılığıyla PCa için SRI tedavisinin moleküler mekanizmasını araştırmakta ve klinik uygulaması için belirli bir araştırma temeli ve teorik temel sağlamaktadır.
Yüksek proliferasyon oranı, malign tümör hücrelerinin sonsuz büyümesinin önemli bir özelliğidir, bu nedenle hücre proliferasyonunu inhibe etmek kanser tedavisinde etkili bir stratejidir. Bu çalışmada, SRI konsantrasyonunun artmasıyla, DU-145 hücrelerinin büyümesinin, hücre canlılığı ve hücre klon oluşumu tespit edilerek önemli ölçüde inhibe edildiği bulunmuştur, bu da SRI'nın DU-145 hücrelerinin çoğalmasını inhibe etme yeteneğine sahip olduğunu göstermektedir. Çoğalan hücre nükleer proteinleri Ki67 ve PCNA, hücre çoğalması için belirteç proteinlerdir ve genellikle kanser teşhisi ve tedavisi için öngörücü ve prognostik belirteçler olarak kullanılırlar. Bu çalışma, DU-145 hücrelerinde Ki67 ekspresyonunu immünofloresan ve qPCR yoluyla tespit etmiş ve SRI'nin Ki67 ekspresyonunu önemli ölçüde inhibe edebileceğini bulmuştur. qPCR ve Western blot analizi, SRI'nin DU-145 hücrelerinde PCNA ekspresyonunu önemli ölçüde azaltabileceğini göstermiş ve SRI'nin DU-145 hücrelerinin proliferasyonunu inhibe etme yeteneğine sahip olduğunu kanıtlamıştır.
Apoptoz, tümör hücresi ölümünün ana nedenidir, bu nedenle apoptozdan kaçınmak tümör tedavisinde dirence yol açabilir. Bir apoptoz inhibitörü olarak Bcl-2, hücre apoptozunun düzenlenmesinde belirleyici bir rol oynar. Bax, Bcl-2'nin homolog bir konjugatı ve pro apoptotik bir proteindir. Bcl-2'nin Bax'a oranı, hücre apoptozunun etkisini ölçmek için önemli bir göstergedir. Caspase-3 ve Caspase-7 hücre apoptozunun yürütücüleridir. Apoptoz meydana geldiğinde, Caspase-3 ve Caspase-7, yukarı akış Caspase proteinleri tarafından sırayla bölünür ve aktive edilir. Ardından, aktive edilmiş Kaspaz-3 ve Kaspaz-7, birden fazla aşağı akış substratını parçalayacak ve sonuçta apoptotik bir kaskad reaksiyonunu tetikleyecektir. Bu çalışma, akış sitometrisi deneyleri yoluyla 48 saatlik SRI tedavisinden sonra DU-145 hücrelerinin apoptozunu tespit etti ve sonuçlar, SRI'nin DU-145 hücrelerinin apoptozunu önemli ölçüde teşvik edebileceğini gösterdi. Bu nedenle, apoptozla ilgili faktörlerin ekspresyonunu daha fazla inceledik. QPCR sonuçları, SRI'nin Kaspaz-3 ve Kaspaz-7'nin mRNA ekspresyonunu yukarı, Bcl-2'nin mRNA ekspresyonunu aşağı ve Bax'ın mRNA ekspresyon seviyesini aşağı düzenleyebileceğini, ancak Bcl-2/Bax oranının önemli ölçüde azaldığını gösterdi (P<0.05). Ek olarak, Western blot sonuçları SRI'nın temizlenmiş-Caspase-3 proteininin ekspresyonunu artırabildiğini ve Bcl-2 proteininin ekspresyonunu azaltabildiğini göstermiştir. Bax protein ekspresyonunun yukarı regülasyonunda anlamlı bir fark olmamasına rağmen, Bcl-2/Bax protein ekspresyon oranı önemli ölçüde azalmıştır (P<0.05). Bu sonuçlar, SRI'nın apoptozla ilgili faktörlerin ekspresyonunu düzenleyebileceğini, apoptoz sinyal yolaklarını aktive edebileceğini ve DU-145 hücrelerinde apoptozu indükleyebileceğini göstermektedir.
Ayrıca, DU-145 hücrelerinin proliferasyonunu ve apoptozunu etkileyen SRI mekanizmasını araştırmak için, bu çalışma ağ farmakolojisi araştırma yöntemleri ile analiz etmiştir. HERB, TCMSP, Pharm Mapper ve Swiss Target Prediction veritabanları aracılığıyla toplam 127 SRI hedefi topladık ve Venny 2.1.0 çevrimiçi aracı aracılığıyla PCa üzerinde etkili olan 60 ortak SRI hedefi elde ettik. PPI ağ analizi yoluyla, ALB, TNF, IL6, CASP3, MAPK1, PPARG, MDM2, PGR, MAPK8, NR3C1, ABL1, MAPK14, PARP1, HDAC2, CDK2, GSK3B, vb. dahil olmak üzere 16 çekirdek hedef (ilk 10 derece değeri) belirledik. MAPK8, CASP3, MAPK1, MAPK14 ve TNF çekirdek hedefleri MAPK sinyal yolunda zenginleştirilmiştir. GO zenginleştirme analizi 158 girdi sağlamıştır (P<0.01), bu da SRI'nın PCa üzerinde esas olarak gen ekspresyonu, apoptoz süreci, protein fosforilasyonu ve protein serin/treonin/tirozin kinaz aktivitesini düzenleyerek terapötik etkiler gösterebileceğini göstermektedir. KEGG yolu zenginleştirme analizi sonuçları, kanser sinyal yolu, kanserde proteoglikanlar, MAPK sinyal yolu, kemokarsinogenez reaktif oksijen türleri, PI3K-AKT sinyal yolu, apoptoz vb. dahil olmak üzere 84 sinyal yolu göstermiştir (P<0.01). En endişe verici husus, MAPK sinyal yolunun SRI'nın anti PCa sürecindeki rolüdür. Mitojenle aktive olan protein kinaz (MAPK) hücre dışı bilgiyi çekirdeğe iletebilir ve fizyolojik ve patolojik süreçlerde önemli bir rol oynar. Memeli hücrelerinde üç tip MAPK ailesi üyesi vardır: hücre dışı sinyalle düzenlenen kinaz (ERK), c-JunN-terminal protein kinaz/stresle aktive edilen protein kinaz (JNK/SAPK) ve p38 mitojenle aktive edilen protein kinaz (p38MAPK, MAPK14 olarak da bilinir).
P38MAPK, hücre çoğalması, farklılaşması ve apoptoz gibi çok sayıda biyolojik sürece katılan aktif bir protein kinazdır. Aktivasyonu hücre proliferasyonunu inhibe edebilir ve apoptozu teşvik edebilir. Araştırmalar, p38 yolağının aktivasyonunun BGC-823 mide kanseri hücrelerinin proliferasyon aktivitesini azaltabileceğini ve onları G2/M fazında bloke edebileceğini bulmuştur. P38MAPK'nin aktivasyonu SMMC-7721 hücrelerinin proliferasyonunu inhibe edebilir ve hücre içi Caspase sinyal kaskadını başlatarak sonuçta apoptozu indükleyebilir. Buna ek olarak, çalışmalar geleneksel Çin tıbbı ekstrelerinin p38MAPK'yi aktive edebildiğini, Caspase aracılı apoptotik kaskad reaksiyonlarını tetikleyebildiğini ve Lewis akciğer kanseri hücrelerinin yanı sıra HSC-3 ve SCC-9 ağız kanseri hücrelerinde apoptozu indükleyebildiğini göstermiştir. P38MAPK kinaz, PCa'nın oluşumu ve gelişiminde de önemli bir rol oynamaktadır. Araştırmalar, p38MAPK aktivasyonunun hücre çoğalmasına direnebileceğini, apoptozu teşvik edebileceğini ve prostat epitelinin veya kemik metastatik prostat kanserinin malign transformasyonunda tümör dormansisini indükleyebileceğini bulmuştur. Bu arada, diğer çalışmalar dosetaksel ve ursolik asit gibi bileşenlerin p38MAPK fosforilasyon seviyesini artırabildiğini, PCa hücrelerinin yaşlanmasını indükleyebildiğini, PC-3 ve 22Rv1 gibi çeşitli PCa hücrelerinin çoğalmasını engellediğini ve apoptozunu teşvik ettiğini göstermiştir. Bu nedenle, bu çalışma p38MAPK protein kinazın SRI anti PCa'daki rolüne odaklanmaktadır. SRI'nin p38MAPK proteinine bağlanmasını doğrulamak için moleküler yerleştirme teknolojisi kullanılarak, sonuçlar SRI'nin -6.83 kcal/mol bağlanma enerjisi ile p38MAPK proteinine kararlı bir şekilde bağlanabileceğini göstermiştir. P-p38MAPK ve p38MAPK protein ekspresyon seviyelerinin tespit sonuçları, SRI'nın p38MAPK proteinini aktive edebileceğini ve p38MAPK proteininin fosforilasyon seviyesinin yükseldiğini göstermektedir; bu da SRI'nın p38MAPK proteinini aktive ederek ve apoptoz yolunu indükleyerek PCa karşıtı etkiler gösterebileceğini düşündürmektedir.
Özetle, SRI DU-145 hücrelerinin proliferasyonunu inhibe edebilir ve apoptozlarını teşvik edebilir, bu da p38MAPK aktivasyonu ile ilişkili olabilir. Ancak, bu çalışma sadece SRI'nin DU-145 hücreleri üzerindeki etkisini in vitro olarak araştırmıştır. Bir sonraki adım, SRI'nın PCa karşıtı etkisinin mekanizmasını daha fazla araştırmak için in vivo hayvan deneyleri yapmak olacaktır.