摘要
背景 急性髓系白血病（AcuteMyeloidLeukemia,AML）是一种严重的血液系统疾病，其发病率占儿童白血病的10-20%，占成人白血病的70-80%。虽然现代医学的发展显著改善了AML患者的预后，但是5年平均生存率也仅仅只有30-50%，因此研究调控AML的分子机制和新的治疗措施至关重要。在中国，中药用来治疗白血病已经有上千年的历史，比如从中药处方中发现的三氧化二砷对于治疗急性早幼粒细胞白血病具有非常好的效果。另外最新发现，从中草药雷公藤分离提取的雷公藤甲素对AML细胞增殖具有显著抑制效果。参芪杀白汤（ShenQiShaBaiDecoction,SQSBD）由白花蛇舌草，半枝莲，半边莲，党参，甘草，黄芪，黄芩，黄药子，青黛，北沙参，天冬，仙鹤草等12味中药组成，临床实验研究报道SQSBD联合化疗治疗AML比单用化疗效果更好，联合用药组和单用化疗组的有效率分别是91.1%和73.9%，但SQSBD抗AML的分子机制并不明确。 近些年，基于生物信息学、网络生物学和多重药理学而发展起来的网络药理学，可以通过分析组学和系统生物学的各种复杂和多层次互作网络来研究多药物成分与多靶点的协同作用和潜在机制，由于中药处方被认为是通过多成分与多靶点互作的协同治疗方法，因此网络药理学适合于研究中药治疗AML的机制。我们通过网络药理学和分子对接研究SQSBD治疗AML的机制，以期获得SQSBD的关键成分和调控AML的核心靶点，为中药治疗AML提供更多的理论依据。 目的 通过网络药理学和分子对接研究SQSBD治疗AML的机制，以期获得SQSBD的关键成分和调控AML的核心靶点，为中药治疗AML提供更多的理论依据。 方法 差异表达分析鉴定AML差异基因；网络拓扑学分析筛选核心网络和靶点；功能富集分析鉴定靶点生物学功能；分子对接技术模拟活性成分与靶点互作亲和力；MTT实验检测细胞增殖；流式细胞术检测细胞周期和细胞分化指标；WesternBlot实验检测靶点蛋白表达；瑞氏-姬姆萨染色实验观察细胞形态学变化。 内容与结果 1.基于多数据库整合分析预测参芪杀白汤抗急性髓系白血病的候选靶点 GSE37307数据集基因差异表达分析总共得到1505个AML差异基因（|log(FC)|＞1且adj.Pvalue＜0.05），其中在AML组高表达基因为687个，低表达为818个。SQSBD鉴定得到268个活性成分（DL值≥0.18且OB值≥30%）和264个药物靶点。两者的重叠靶点为46个，参与互作的活性成分为153个。 2.基于网络拓扑学分析鉴定参芪杀白汤抗急性髓系白血病的核心靶点 候选靶点功能富集分析结果显示，109个KEGG通路和880个GO注释条目显著富集（count＞2且adj.Pvalue＜0.05）。文献报道明确与AML相关的通路11个，26个靶点参与富集。候选靶点蛋白互作网络拓扑学分析得到的核心网络由96个节点（nodes）和1764个边（edges）构成，8个候选靶点参与互作。综合功能富集分析和蛋白网络分析结果，CDK1、MAPK1、PCNA、JUN、HSPB1、STAT3被确认为核心靶点。 3.基于生物信息学和分子对接研究核心靶点调控急性髓系白血病的分子机制 R2数据库，GEO数据库以及联合GTEX和TCGA数据库对核心靶点的差异表达分析结果显示，核心靶点表达量在AML和正常组均具有显著性差异（P＜0.05）。核心靶点单基因GSEA分析结果主要富集到细胞周期、细胞凋亡以及其他调控AML的KEGG通路。核心靶点和基因集相关性分析显示，STAT3和MAPK1与细胞分化和细胞凋亡基因集呈正相关（P＜0.05），CDK1和PCNA与细胞周期基因集呈正相关（P＜0.05）。分子对接结果显示所有活性成分和对应靶点结合能绝对值均大于5kcal/mol，甘草查尔酮A(LicochalconeA,LA)-MAPK1和槲皮素(Quercetin,QU)-CDK1的亲和力最强。 4.细胞实验验证活性成分对急性髓系白血病细胞的影响 MTT实验结果发现Quercetin和LicochalconeA对AML细胞U937和HL60增殖均具有明显的抑制作用（P＜0.05），流式细胞术和WesternBlot检测表明Quercetin可以诱导U937和HL60细胞周期G2/M期阻滞（P＜0.05），下调CDK1(Tyr15)磷酸化水平（P＜0.05）；LicochalconeA可以促进U937和HL60细胞表面CD11b表达增加（P＜0.05），上调ERK2(Tyr204)磷酸化水平（P＜0.05），瑞氏-姬姆萨染色实验显示LicochalconeA可诱导AML形态向下分化。 结论 SQSBD治疗AML的机制涉及多成分多靶点多通路，其中CDK1、MAPK1、PCNA、JUN、HSPB1、STAT3为核心靶点，活性成分通过调控核心靶点磷酸化水平阻滞细胞周期，诱导细胞分化，从而抑制AML细胞的增殖。
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