法尔列罗通过VEGF信号通路抑制结直肠癌的增殖和迁移:来自网络药理学、分子对接、分子动力学模拟和体外实验的证据

Farrerol inhibits proliferation and migration of colorectal cancer via the VEGF signaling pathway: evidence from network pharmacology, molecular docking, molecular dynamics simulation, and in vitro experiments.

作者信息Longhui Zhang, Qijing Xu, Guanduo Sun, Xiaokang Zhang, Jialong Xue, Chun Yao, Dechun Liu, Jingming Zhai
PMID41415563
发布时间2025-12-03
DOI10.3389/fphar.2025.1717293

实验完整度

中

研究结合网络药理学、分子对接、分子动力学模拟及体外实验(CCK-8、划痕、流式、Western blot)等多个层次,但未进行体内动物实验验证。

主要模型

HCT116人结直肠癌细胞系 GSE44076数据集

重点核对

法尔列罗处理浓度:40 μmol/L和80 μmol/L 处理时间:24 h和48 h 细胞系:HCT116 CCK-8实验的细胞密度:1*10^4细胞/孔 划痕实验在无血清条件下进行

摘要

目的:尽管法尔列罗在多种癌症中展现出有前景的抗肿瘤特性,但其对结直肠癌(CRC)的潜在治疗作用尚未被探索,潜在机制仍不清楚。基于网络药理学、分子对接、分子动力学模拟和体外实验,本研究旨在探讨法尔列罗治疗CRC的分子机制,从而为CRC治疗提供新的研究方向。方法:本研究采用网络药理学筛选法尔列罗在CRC中的潜在治疗靶点和通路,随后通过分子对接和分子动力学模拟对靶点的有效性进行初步验证。最后,通过体外实验验证法尔列罗对CRC的抗肿瘤作用。结果:网络药理学确定了12个关键靶点:CCNA1、CCNA2、CCNE1、CDC25B、CDK2、CYP19A1、ESR1、ESR2、HSP90AA1、PTPN1、RAF1和SRC。分子对接结果显示,法尔列罗与所有靶蛋白的结合能如下:法尔列罗-CCNA1(-8.6 kcal·mol-1)、法尔列罗-CCNA2(-7.0 kcal·mol-1)、法尔列罗-CCNE1(-7.4 kcal·mol-1)、法尔列罗-CDC25B(-7.3 kcal·mol-1)、法尔列罗-CDK2(-10.1 kcal·mol-1)、法尔列罗-CYP19A1(-8.4 kcal·mol-1)、法尔列罗-ESR1(-3.3 kcal·mol-1)、法尔列罗-ESR2(-8.9 kcal·mol-1)、法尔列罗-HSP90AA1(-10.4 kcal·mol-1)、法尔列罗-PTPN1(-7.6 kcal·mol-1)、法尔列罗-RAF1(-4.5 kcal·mol-1)、法尔列罗-SRC(-9.9 kcal·mol-1)、法尔列罗-VEGFA(-8.5 kcal·mol-1)和法尔列罗-KDR(-9.0 kcal·mol-1)。这些数据表明法尔列罗能自发地与靶蛋白结合。分子动力学模拟显示KDR-法尔列罗和VEGFA-法尔列罗复合物具有良好的相互作用。体外实验结果表明,法尔列罗能抑制CRC细胞的增殖和迁移,诱导细胞周期阻滞在G0/G1期,并抑制VEGFA、VEGFR2和p-VEGFR2的蛋白表达。结论:本研究首次通过网络药理学、分子对接、分子动力学模拟和体外实验验证了法尔列罗对CRC的抗肿瘤作用。研究结果表明,法尔列罗抑制结直肠癌细胞增殖和迁移的能力可能与诱导G0/G1期细胞周期阻滞以及通过与VEGFA和KDR结合调节VEGF信号通路激活有关。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
法尔列罗对结直肠癌是否具有抗肿瘤作用及其潜在分子机制是什么?
核心机制
法尔列罗可能通过结合VEGFA和KDR抑制VEGF信号通路激活,并诱导G0/G1期细胞周期阻滞,从而抑制结直肠癌细胞增殖和迁移。
主要证据
网络药理学、分子对接和分子动力学模拟预测法尔列罗靶向VEGFA和KDR,体外实验证实法尔列罗抑制HCT116细胞增殖和迁移且呈剂量和时间依赖性,诱导G0/G1期阻滞,并降低VEGFA、VEGFR2和p-VEGFR2蛋白表达。
研究意义
为法尔列罗作为结直肠癌治疗候选药物提供了理论依据和初步实验基础,并为后续研究提供了清晰的、可验证的机制假说。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

网络药理学靶点筛选

筛选法尔列罗治疗结直肠癌的潜在靶点和信号通路

从PubChem获取法尔列罗结构,利用SwissTargetPrediction和TargetNet预测靶点,并通过UniProt基因名标准化;从GeneCards和GEO数据集GSE44076获取CRC相关基因,取交集获得103个共同靶点,构建PPI网络,通过Cytoscape CytoHubba筛选12个核心靶点。

2

GO和KEGG富集分析

分析潜在靶点的生物学功能和通路富集情况,以确定关键通路

使用DAVID对103个共同靶点进行GO和KEGG富集分析,选择p值最小的10个GO项和20条KEGG通路进行可视化。

3

分子对接验证

评估法尔列罗与核心靶点及VEGF信号通路关键靶点的结合能力

从PubChem获取法尔列罗SDF,用Chem3D优化,AutoDockTools准备,AutoDock Vina进行对接。对12个核心靶点及VEGFA和KDR进行分子对接,计算结合能。

4

分子动力学模拟

进一步验证法尔列罗与VEGFA和KDR结合的稳定性

使用Gromacs 2022.2对KDR-法尔列罗和VEGFA-法尔列罗复合物进行100 ns的分子动力学模拟,计算RMSD、RMSF、Rg、SASA和氢键,并使用MM/PBSA计算结合自由能。

5

体外细胞活性验证

验证法尔列罗对结直肠癌细胞增殖和迁移的影响

使用CCK-8法测定不同浓度法尔列罗处理后HCT116细胞的活力,计算IC50;使用划痕实验评估迁移能力。

6

细胞周期分析

验证法尔列罗对结直肠癌细胞周期分布的影响

使用流式细胞术检测法尔列罗处理后HCT116细胞的细胞周期分布,分析G0/G1、S、G2/M期比例。

7

Western blot检测

验证法尔列罗对VEGF信号通路关键蛋白表达的影响

提取处理后的HCT116细胞总蛋白,通过Western blot检测VEGFA、VEGFR2和p-VEGFR2的表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
胎牛血清ExcellFSP500
1640培养基iCell Bioscience Inc.iCell-0012
磷酸盐缓冲液Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G4202
CCK-8试剂盒Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G4103
碘化丙啶Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.CA1020
BCA蛋白定量试剂盒Wuhan Kebei Technology Co., Ltd.CBW0020
SDS-PAGE凝胶制备试剂盒Wuhan Kebei Technology Co., Ltd.CBW0001-CBW0010
法尔列罗Wuhan Kebei Technology Co., Ltd.CB-0158
抗GAPDH抗体Proteintech Group, Inc.60004-1-Ig
VEGFA抗体Cell Signaling Technology2478
VEGFR2抗体Cell Signaling Technology2479
p-VEGFR2抗体Cell Signaling Technology50661

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系:HCT116;培养基:1640培养基;血清:10%胎牛血清;培养条件:37°C, 5% CO2
阅读提示:Materials and methods 2.11 Cell culture and treatment
CCK-8实验
细胞接种密度:1*10^4细胞/孔,100 μL培养基;法尔列罗浓度范围:0-160 μmol/L(2倍稀释);处理时间:24和48 h;CCK-8孵育时间:1 h;检测波长:450 nm
阅读提示:Materials and methods 2.12 Cell counting Kit-8 (CCK-8) assay
划痕实验
细胞接种密度:5*10^5细胞/mL(6孔板);处理浓度:40和80 μmol/L;时间点:0、12、24 h;无血清培养基,未添加丝裂霉素C
阅读提示:Materials and methods 2.13 Wound healing assay
流式细胞术
细胞接种密度:5*10^6细胞/孔(6孔板);处理时间:24和48 h;固定:70%乙醇;染色:50 μg/mL碘化丙啶;事件数:10000/样本
阅读提示:Materials and methods 2.14 Flow cytometry
Western blot
处理浓度:40和80 μmol/L;处理时间:24 h;抗体:VEGFA (#2478), VEGFR2 (#2479), p-VEGFR2 (#50661), GAPDH (60004-1-Ig)
阅读提示:Materials and methods 2.15 Western blot