【BJD】直接起飞！WGCNA+网络药理学+分子对接+体内外实验发11分！

文摘 2024-11-05 19:00 上海

虽然我们提到网络药理学第一反应是将它和中医药联系在一起，但是作为一种好用的生信方法，其实应用范围更广，今天大麦分享一篇发表在British Journal of Dermatology（IF=11.0）上的文章，该研究就结合了WGCNA+网络药理学+分子对接这生信分析中的三巨头，以及体内外实验。大麦也很吃惊竟然就这样发了11分！

其实选题也很重要的，这篇文章探讨了增生性瘢痕的分子发病机制，筛选治疗瘢痕的有效药物，最终发现克唑替尼可以影响 TGF-β 信号通路和 ITGB1，可以减轻疤痕形成，并可能作为治疗增生性疤痕的潜在药物。从关键基因筛选到候选药物筛选再到实验验证药物功效及机制探索，逻辑还是比较完整的。

下面一起来看下这篇文章吧！（ps：WGCNA+网络药理学+分子对接+实验这个思路很好用，也不仅局限于中医药，做药物的都可以试试！对这条思路感兴趣的小伙伴快来联系大麦吧，方案设计和数据分析统统可以搞定！咱们还有各种生信/统计课程供您选择，租服务器可以免费选择哦！）

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题目：利用网络药理学发现治疗增生性疤痕的潜在药物

杂志：British Journal of Dermatology

影响因子：IF=11.0

发表时间：2024年5月

研究背景

肥厚性疤痕是一种由成纤维细胞过度增殖引起的异常皮肤纤维化疾病。现有的药物未能取得满意的治疗效果。该研究的目的是探索肥厚性疤痕的分子发病机制，并筛选有效药物治疗。

主要方法

1.基因模块分析：

利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）对肥厚性疤痕的RNA测序数据进行分析，以识别与该疾病相关的基因模块和关键基因。

2.关键基因确定：

通过分析确定与肥厚性疤痕形成密切相关的基因模块，特别是找出其中的中心基因或蛋白，本研究中确定为整合素β1（ITGB1）。

3.药物筛选：

通过化合物库和数据库（如Connectivity Map数据库）筛选可能对治疗肥厚性疤痕有效的候选药物。

4.分子对接：

使用分子对接技术预测候选药物与关键蛋白（如ITGB1）的结合能力，筛选出潜在的药物。

5.体外实验验证：

在人类肥厚性疤痕成纤维细胞中对潜在药物进行实验验证，测试它们对成纤维细胞增殖、迁移和基因表达的影响。

6.体内实验验证：

在小鼠模型中测试选定药物的疗效，评估它们对肥厚性疤痕形成的影响。

7.药物作用机制探索：

通过基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析预测药物的作用靶点和可能影响的信号通路。

8.药物效果比较：

对比不同药物的效果，确定最有可能成为有效治疗药物的候选药物。

主要结果

1.加权基因共表达网络分析揭示了肥厚性疤痕中的重要基因模块

方法：使用WGCNA分析了10个肥厚性疤痕和5个正常疤痕样本，确定了6个与肥厚性疤痕相关的显著基因模块。

结果：不同基因模块与不同的生物过程相关联，在黑色模块中，基因与黏附连接和能量代谢有关。青色模块与肌动蛋白细胞骨架调控、Ras信号通路和细胞因子受体活性相关。蓝色模块与细胞黏附、紧密连接、ECM受体相互作用、Rap1信号通路和细胞骨架的结构成分相关。在皇家蓝模块中，基因与钙信号通路、Wnt信号通路和皮肤表皮的结构成分有关。绿松石色模块与细胞代谢和TGF-β信号通路相关，而浅青色模块与过氧化物酶体和氧化还原酶活性相关。

图1加权基因共表达网络以及肥厚性疤痕的分析，以及基因本体（GO）/京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析

2.Connectivity Map数据库和分子对接筛选了肥厚性疤痕治疗的潜在药物、

方法：对6个显著基因模块中的300个重要基因进行分析，确定ITGB1为关键蛋白，将300个基因提交到CMAP数据库进行药物筛选，并通过计算蛋白质-分子对接筛选出9种潜在药物。

结果：通过qPCR实验验证，crizotinib、sorafenib和SU11274能够降低肥厚性疤痕成纤维细胞中相关基因的表达，因此被选为治疗肥厚性疤痕的潜在药物。

图2分子对接和实时定量聚合酶链反应（qPCR）分析治疗肥厚性疤痕的潜在药物

3.Crizotinib、sorafenib和SU11274减少了肥厚性疤痕成纤维细胞的体外迁移能力

方法：通过使用不同浓度的crizotinib、sorafenib和SU11274进行创伤愈合实验，研究了这三种药物对HSF迁移的影响。

结果：所有三种药物处理组的创伤愈合速度均显著低于对照组，表明这些药物能显著减少HSF的迁移能力。

图3Crizotinib、sorafenib和SU11274以剂量依赖性方式减少了肥厚性疤痕成纤维细胞（HSFs）的体外迁移能力

4.Crizotinib、sorafenib和SU11274抑制肥厚性疤痕成纤维细胞的增殖并下调纤维化相关蛋白

方法：测试了crizotinib、sorafenib和SU11274对HSF增殖的影响，并评估了它们在不同浓度下对正常成纤维细胞增殖指数的影响。

结果：在较高浓度下，这些药物能显著抑制HSFs的增殖，并使HSFs的增殖指数降低至接近正常成纤维细胞的水平。Crizotinib能显著降低多个纤维化相关蛋白的表达，而sorafenib和SU11274则主要降低了α-SMA和COL1A1的水平。

图4Crizotinib、sorafenib和SU11274抑制了肥厚性疤痕成纤维细胞（HSF）的增殖并下调了与纤维化相关的蛋白

5.Crizotinib和整合素β1小干扰RNA减轻了小鼠的肥厚性疤痕形成

方法：在小鼠机械力肥厚性疤痕模型中，皮下注射三种候选药物，并使用ITGB1 siRNA验证ITGB1的功能。

结果：与对照组相比，经crizotinib、sorafenib、SU11274和ITGB1 siRNA处理的小鼠疤痕面积显著减少。Crizotinib和sorafenib的抑制效果优于SU11274，且crizotinib的效果在统计上优于sorafenib和SU11274。此外，ITGB1 siRNA也能减轻小鼠的疤痕形成。

图5Crizotinib在体内更好地减轻了疤痕增生

6.靶标预测表明crizotinib可能影响肥厚性疤痕的信号通路

方法：利用DrugBank和SwissTargetPrediction数据库预测crizotinib的药理学靶标，并进行GO和KEGG分析。

结果：预测到的crizotinib靶标与多个与肥厚性疤痕形成相关的信号通路有关，提示crizotinib可能通过影响这些信号通路来有效抑制肥厚性疤痕的形成。

图6预测的crizotinib药理学靶标可能影响肥厚性疤痕的信号通路

文章小结

总的来说，该研究通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）发现了与肥厚性疤痕相关的基因模块；整合素β1（ITGB1）是中心蛋白；通过计算机分子对接，在Connectivity Map数据库中筛选了治疗肥厚性疤痕的潜在药物；发现crizotinib能够影响TGF-β信号通路和ITGB1，可以减轻疤痕形成，可能作为治疗肥厚性疤痕的潜在药物。

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