IF=11.4网药干湿结合完美范例!机器学习强大助攻,中国药科大&无锡人民医院团队登顶1区Top,2个多月发文,中医药果真牛掰!

文摘   2024-11-01 19:02   上海  
中药网药做到极致是什么样?能发10分+吗?
能发,一般要联合湿实验,生信路这次带来这篇文章就可以作为网药干湿结合的模版,网药+机器学习筛靶点、找通路,体内外实验验证功能和探索机制,一套组合拳下来直接拿下11.4分,逻辑很清晰完整,实验部分又不复杂,很适合大家学习参考,下面一起来看看吧!思路送到眼前啦,想冲击10分+可以尝试复现它哦!什么?你说不知道如何把自己的课题设计成这样的思路?那还等什么,找生信路来帮你啊,咱有专业团队,为您精准提供个性化服务~


定制生信分析

云服务器租赁

加微信备注99领取使用

题目:红景天苷通过SCD1介导的脂肪生成和NCOA4介导的铁蛋白吞噬增加三阴性乳腺癌对铁死亡的敏感性
杂志:Journal of Advanced Research(IF=11.4)
发表日期:2024年9月    
研究背景
三阴性乳腺癌 (TNBC) 是女性乳腺癌导致死亡的主要原因。文献证实了红景天苷 (Sal) 治疗TNBC的益处。然而,关于 Sal 锚定 TNBC 的潜在治疗靶点和机制的研究仍然有限。
研究思路和结果
1. Sal治疗TNBC的靶点是什么呢?
作者首先通过网络药理学、生信分析和机器学习算法来筛选靶点:
1)网药:通过公共数据库共收集了178 个Sal靶点,1374 个TNBC靶点(图1A, B)。将Sal靶点与3296 个TNBC靶点(来源于数据库、TCGA和GEO数据集)取交集,获得 75 个共享基因。功能富集分析显示,共享基因主要参与氧化应激、对氧化应激的反应、响应氧化应激的细胞死亡、脂质生物合成过程的调节和脂质代谢过程的调节,提示其可能与铁死亡有关(图2A-C)。
2)WGCNA分析:从TCGA和GEO数据集中鉴定 TNBC 中的 DEGs ,并通过WGCNA分析筛选TNBC关键模块基因,共得到2707 个 DEGs和1442 个模块-DEG交叉基因(图1C-P)。
3)机器学习分析:由于网药发现机制可能与铁死亡有关,所以作者又继续挖掘了铁死亡相关靶点,在 Sal 和 TNBC 中鉴定了 22 个与铁死亡相关的基因(共享FRGs),功能富集分析发现,这些基因富集于一些铁死亡相关途径(mTOR 信号通路、PI3K/AKT 信号通路 、脂质过氧化、脂质生物合成过程、自噬等)。针对这些基因进行PPI网络构建并识别到15个hub基因,利用三种机器学习算法筛选到IL6、mTOR等9个共享FRG相关的潜在诊断生物标志物。利用ROC曲线评估9个标志物的诊断价值(图3)。
图1:鉴定 Sal 和 TNBC 相关基因
图2:Sal抗TNBC靶点的鉴定和铁死亡实验验证
图3:FRGs 的功能富集分析和 PPI 网络分析
2. Sal抗TNBC的效果如何?治疗作用是否有铁死亡的参与呢?
体外细胞实验和体内动物实验均证明Sal的抗TNBC作用。向MDA-MB-231细胞中添加了铁死亡抑制剂Fer-1、DFO和GSH,结果发现Sal的抗癌作用被减弱。继续用Fer-1处理细胞,检测铁死亡指标,发现Sal可以逆转Fer-1诱导的铁死亡抑制效果。动物实验发现,Sal促进了脂质过氧化物的积累,铁死亡指标有相应变化,Sal和Fer-1联合给药后Sal的抗癌作用减弱,铁死亡被抑制(图2D-X)。综合表明,Sal通过诱导铁死亡来抑制TNBC肿瘤生长
3. Sal通过诱导铁死亡来抑制TNBC的机制是什么?
上面的网药和生信分析结果发现,Sal 主要通过靶向 PI3K/AKT 和 mTOR 通路来改善 TNBC 的发病机制,且mTOR 是 Sal 治疗 TNBC 的中心靶点。因此选择 mTOR 作为检测 PI3K/AKT/mTOR 通路的关键靶点进行机制验证:体内外实验均发现Sal 处理后PTEN上调,p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT 和 p-mTOR/mTOR 均下调。铁死亡相关指标检测结果表明,Sal 主要通过靶向 mTOR 诱导铁死亡(图4),Sal 可能通过调节 mTOR 相关的 PI3K/AKT/mTOR 通路诱导铁死亡来改善 TNBC
图4:Sal 诱导的铁死亡受 PI3K/AKT/mTOR 信号通路调控
4. mTOR下游靶点是什么?怎么调控铁死亡?
前面共享FRG的功能富集分析显示,基因富集于mTOR、PI3K/AKT、脂质过氧化、脂质生物合成过程、自噬等途径。除了PI3K/AKT/mTOR,其他途径是否是mTOR下游直接调控铁死亡的通路呢?已有文献表明,mTOR 可以通过促进 GPX4 蛋白合成来抑制铁死亡1,PI3K/AKT/mTOR 信号转导还可以通过促进 SCD1 转录介导的脂肪生成来抑制铁死亡2,mTOR 还通过抑制铁蛋白自噬来抑制铁死亡3,因此作者就从这3个途径探索mTOR下游机制(图5):
1)GPX4 蛋白合成:细胞实验显示,Sal显著降低了GPX4的水平,同时增加PTGS2在mRNA和蛋白水平上的表达,mTOR激活剂MHY1485可以逆转Sal引起的GPX4表达抑制,GPX4过表达的MDA-MB-231细胞在Sal处理下,细胞活性抑制部分得到缓解。动物实验结果与细胞实验抑制,均表明Sal可能通过mTOR信号通路降低GPX4水平和增加PTGS2水平,调节脂质过氧化,从而诱导铁死亡发生,起到抗癌作用(图6)。
2)SCD1 转录介导的脂肪生成:细胞实验显示,Sal显著降低了SCD1 的蛋白表达,SREBP1的mRNA和蛋白水平及其下游脂质合成相关基因的表达,以及单不饱和脂肪酸(MUFAs)的生成。而mTOR激活剂MHY1485可以逆转Sal对SREBP1和SCD1蛋白表达的抑制作用。体内实验与体外一致,均表明,Sal通过抑制脂肪酸合成中 mTOR 介导的 SCD1 信号通路来诱导铁死亡,从而治疗 TNBC(图7)。
3)NCOA4 介导的铁蛋白自噬:Sal处理后,铁调节蛋白中FTH下调,NCOA4显著上调,而其他 mRNA 没有变化,说明可能与铁蛋白自噬相关。Sal 处理后,铁蛋白自噬蛋白NCOA4 和 LC3 II/I 水平上调,而 FTH 和 P62 水平显着下调,而mTOR 激活剂MHY1485显著抑制了 Sal对自噬的诱导作用。体内实验与体外一致,均证明了Sal 可能通过抑制mTOR 通路激活NCOA4 介导的铁蛋白自噬促进铁死亡的发生(图8)。
图5:研究概览
图6:Sal 通过调节 GPX4 介导的脂质过氧化诱导铁死亡
图7:Sal 通过抑制脂肪酸合成中的 SREBP1/SCD1 信号通路诱导铁死亡
图8:Sal 促进 NCOA4 介导的铁蛋白自噬和铁死亡
小结
这篇文章将网药与机器学习、生信相结合,再辅以体内外实验验证,全文分析难度和实验难度都不大,但逻辑非常清晰,工作量很饱满,拿下11分+也毋庸置疑了,这种网药干湿结合发顶刊的思路,做中药方向的朋友赶紧学起来!想个性化设计这类思路?欢迎随时联系生信路!专业团队为你保驾护航,1V1定制创新思路~

生信路有话说



生信路还提供思路设计、定制生信分析、文献思路复现;有需要的小伙伴欢迎直接扫码咨询生信路,竭诚为您的科研助力!


定制生信分析

思路评估

服务器租赁

往期推荐

1.三个Python代码=20分文章?!康奈尔大学团队新发表:随机森林+多源数据,这顶破天的性价比,十分钟看完代码冲Top!

2.孟德尔随机化正值“当打之年”!疾病亚型分析,创新思路大进阶!首都医科大学团队一招斩获7分+!快快码住~

3.玩转NHANES数据库,TOP团队有妙招!北京大学团队10.5分横断面研究,生信小白也可轻松复现,赶紧码住!

4.高福院士主编的“国产”第一神刊《Science Bulletin》拳打PNAS,脚踢Nature、Science?真实水平如何?



生信路
小途持续给大家分享最新生信热点思路,提供专业生信分析服务:思路设计、生信分析、文献复现、数据库搭建等。助力您的科研之路!
 最新文章