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主要作者及研究机构
本研究由Jian-lin Shen、Meng-tong Zhang、Fei Li、Jia-yu Huang、Quan-sheng Xu、Han-yue Zhang、Jun Zhang、Jing Li、Yan-ping Li、Qi Zou和Xiao-yin Wang*共同完成。研究团队来自赣南医学院公共卫生与健康管理学院、赣南医学院科研中心以及赣州市特色食品功能成分开发与利用重点实验室。研究论文于2024年3月31日发表在期刊《Food and Health》上，文章标题为“Predicting Bioactive Compounds and Cancer-Related Molecular Targets of Lotus Seedpod (Receptaculum Nelumbinis) Based on Network Pharmacology and Molecular Docking”。
学术背景
癌症是全球范围内威胁人类健康的主要疾病之一，2020年全球癌症死亡人数接近1000万。在中国，肺癌、胃癌、肝癌和乳腺癌是最常见的四种癌症，而卵巢癌和宫颈癌则是女性中高发的癌症类型。传统癌症治疗方法如放疗、化疗等常伴随严重的副作用，因此，天然产物因其低毒性和广泛的可获得性逐渐成为新兴的化疗药物来源。莲花种子壳（Lotus Seedpod, LSP）是莲花种子加工过程中的副产品，通常被视为废弃物，但其提取物和生物活性成分（如多酚、原花青素等）已被证明具有抗癌活性。然而，莲花种子壳是否对其他癌症类型具有抗癌作用尚不明确。本研究旨在通过网络药理学和分子对接方法，预测莲花种子壳的生物活性成分及其与六种癌症（肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、卵巢癌和宫颈癌）相关的分子靶点，为莲花种子壳的高值化利用提供理论依据。
研究流程
研究主要包括以下几个步骤：
1. 生物活性成分的获取
从文献、传统中药系统药理学数据库（TCMSP）和草药数据库中收集莲花种子壳的化合物信息，并通过PubChem数据库获取每个化合物的SMILES（简化分子输入行输入系统）和PubChem ID。使用SwissADME工具进行胃肠道吸收预测和药物相似性（Drug-likeness, DL）分析，筛选出具有高吸收性和药物相似性的生物活性成分。
2. 生物活性成分靶点的预测
将筛选出的生物活性成分的SMILES上传至Swiss Target Prediction数据库，预测其靶点，并通过Uniprot数据库将靶点标准化为基因名称。
3. 癌症相关靶点的收集
从GeneCards、OMIM、DisGeNET、PharmGKB和TTD数据库中收集与六种癌症相关的靶点，并通过Venny 2.1.0数据库分析生物活性成分靶点与癌症靶点的交集，确定潜在的治疗靶点。
4. 化合物-靶点-疾病网络的构建
使用Cytoscape软件构建化合物-靶点-疾病网络，并通过网络拓扑参数（如介数中心性、接近中心性和度）筛选核心化合物。
5. 蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络的构建
将交集靶点输入STRING数据库，构建PPI网络，并通过Cytoscape软件可视化网络，筛选核心靶点。
6. 基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析
使用Metascape平台对交集靶点进行GO和KEGG通路富集分析，预测莲花种子壳抗癌作用的潜在生物学机制。
7. 分子对接分析
使用AutoDock Vina软件进行分子对接分析，验证网络药理学预测结果的准确性，并评估核心化合物与核心靶点的结合能力。
主要结果
1. 生物活性成分及潜在靶点
共筛选出41种生物活性成分，包括多酚、有机酸、生物碱、黄酮类等。通过Swiss Target Prediction数据库预测了595个靶点，并通过Venny分析确定了与六种癌症相关的交集靶点。
2. 核心化合物与核心靶点
筛选出14种核心化合物（如莲心碱、粉防己碱、异莲心碱等）和10种核心靶点（如AKT1、ESR1、HSP90AA1等）。分子对接分析表明，核心化合物与核心靶点的结合能力大多较强。
3. GO和KEGG分析
GO分析显示，交集靶点显著参与生物过程、细胞组成和分子功能。KEGG分析表明，PI3K-AKT、TNF、RAS、MAPK、HIF-1和C型凝集素受体信号通路在莲花种子壳的抗癌作用中起重要作用。
4. 分子对接验证
分子对接结果显示，核心化合物与核心靶点的结合能大多低于-5.0 kcal mol⁻¹，表明结合活性较强，验证了网络药理学预测结果的可靠性。
结论
本研究首次通过网络药理学和分子对接方法，预测了莲花种子壳在治疗六种癌症中的生物活性成分及其分子靶点。筛选出的14种核心化合物和10种核心靶点为莲花种子壳的抗癌作用提供了理论依据。GO和KEGG分析揭示了莲花种子壳抗癌作用的潜在生物学机制，分子对接验证了核心化合物与核心靶点的强结合能力。该研究支持莲花种子壳在癌症治疗中的应用，并为其高值化利用提供了科学依据。
研究亮点
1. 重要发现
本研究首次预测了莲花种子壳在六种癌症中的生物活性成分及其分子靶点，揭示了其抗癌作用的潜在机制。
2. 方法新颖性
结合网络药理学和分子对接方法，系统分析了莲花种子壳的抗癌成分及其作用机制，为天然产物的药物开发提供了新的研究思路。
3. 研究对象的特殊性
莲花种子壳作为废弃物，其高值化利用具有重要的经济和环境意义，本研究为其资源回收和药物开发提供了科学支持。
其他有价值的内容
本研究还发现了一些潜在的抗癌成分（如cireneol g、蓖麻油酸、亚麻酸和5,7-二羟基香豆素），这些成分的抗癌活性尚未被广泛研究，未来可通过体外和体内实验进一步验证其抗癌效果。