多因子檢測助力研究人參皂苷Rg3納米顆粒偶聯(lián)物抑制HCC發(fā)生和轉移
瀏覽次數(shù)：534 發(fā)布日期：2025-12-12
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一、網(wǎng)絡藥理學的核心作用
網(wǎng)絡藥理學以 “多靶點、多通路” 為核心，通過生物信息學、系統(tǒng)生物學等技術，整合藥物成分、靶點、疾病通路之間的關聯(lián)，實現(xiàn)：
1、預測藥物潛在作用靶點與分子機制（如中藥復方的協(xié)同作用解析）；
2、揭示疾病發(fā)生發(fā)展的核心通路網(wǎng)絡，發(fā)現(xiàn)新的治療靶點；
3、指導藥物組合篩選、老藥新用及副作用預測；
4、為基礎實驗（如細胞、動物實驗）提供明確的驗證方向，減少盲目性。
二、多因子檢測在網(wǎng)絡藥理學中的關鍵助力
多因子檢測（如 Luminex、MSD、Olink 等技術）是網(wǎng)絡藥理學 “預測 - 驗證” 閉環(huán)的核心實驗手段，主要幫助：
1、靶點 / 通路驗證：同步檢測關鍵信號通路中多個蛋白因子（如細胞因子、炎癥因子、激酶、受體等）的表達水平，驗證網(wǎng)絡藥理學預測的靶點或通路是否真實激活 / 抑制；
2、疾病分型與機制解析：量化疾病模型與正常組的多因子差異表達譜，為網(wǎng)絡藥理學構建 “疾病 - 靶點 - 因子” 關聯(lián)網(wǎng)絡提供實驗數(shù)據(jù)支撐；
3、藥物療效評價：檢測藥物干預后，多靶點相關因子的表達變化，驗證藥物是否通過預測通路發(fā)揮作用（如抗炎、抗腫瘤、免疫調節(jié)等）；
4、協(xié)同作用驗證：針對復方藥物或聯(lián)合治療方案，通過多因子同步檢測，揭示不同成分 / 藥物在調控網(wǎng)絡中的協(xié)同或拮抗效應；
5、生物標志物篩選：結合網(wǎng)絡藥理學預測的核心節(jié)點，通過多因子檢測發(fā)現(xiàn)具有診斷或預后價值的潛在生物標志物（如腫瘤微環(huán)境中的細胞因子組合）。
簡言之，網(wǎng)絡藥理學負責 “精準預測”，多因子檢測負責 “高效驗證”，二者結合可大幅提升科研效率，助力從 “理論網(wǎng)絡” 到 “實驗證據(jù)” 的轉化。下面用1篇文獻展開介紹：
導讀
肝癌（HCC）位列全球癌癥死亡率第三，預后欠佳，亟需有效治療手段。Small 期刊（IF:11.459）2020 年 1 月發(fā)表的 “人參皂苷 Rg3 納米顆粒偶聯(lián)物抑制 HCC 的發(fā)生和轉移” 一文，通過 Fe@Fe3O4 納米顆粒與人參皂苷 Rg3 偶聯(lián)制備出高適配性納米藥物 NpRg3，該藥物可改善體內腸道菌群與代謝失衡，進而抑制 HCC 進展及轉移，為腫瘤治療提供了全新策略。
論文 ID
題目：Nanoparticle Conjugation of Ginsenoside Rg3 Inhibits Hepatocellular Carcinoma Development and Metastasis譯名：人參皂苷 Rg3 納米顆粒偶聯(lián)物抑制 HCC 的發(fā)生和轉移期刊：SmallIF：11.459發(fā)表時間：2020.1，DOI 號：10.1002/smll.201905233
主要內容
1、人參皂苷 Rg3 納米顆粒的偶聯(lián)和表征
為增強人參皂苷 Rg3 的抗腫瘤活性，本研究對其結構進行優(yōu)化并合成 NpRg3：通過程序微流控工藝制備 Fe@Fe3O4 納米粒子，借助自主開發(fā)的偶聯(lián)流程實現(xiàn)兩者結合，并明確了 NpRg3 的分子結構（圖 1a）。透射電子顯微鏡觀察顯示，F(xiàn)e@Fe3O4（I 和 II）與 NpRg3（III 和 IV）均呈核殼結構，且 NpRg3 的有機偶聯(lián)特征顯著，顆粒間距更短（圖 1b）。傅里葉變換紅外光譜分析證實 NpRg3 含大量 - OH 基團及 CH2/CH 基團（對應納米粒子與人參皂苷 Rg3 的表面 - OH），且相比 Fe@Fe3O4，NpRg3 出現(xiàn) 2 個人參皂苷 Rg3 特有的雙吸收峰（圖 1c）。此外，研究還檢測了兩者的流體動力尺寸、Zeta 電位及穩(wěn)定性：NpRg3 因氨基存在，Zeta 電位顯著高于 Fe@Fe3O4，穩(wěn)定性更優(yōu)；合成過程中經(jīng) 2 次干燥以去除雜質、校準產物，受干燥團聚及磁吸引影響，干燥狀態(tài)下兩者的流體動力尺寸均大于分散狀態(tài)，且 NpRg3 因偶聯(lián)作用，流體動力尺寸大于 Fe@Fe3O4（圖 1d-f）。通過檢測不同質量比反應后溶液中殘留的人參皂苷 Rg3，確定最佳偶聯(lián)比例為 1：1（圖 1g），高效液相色譜進一步驗證，人參皂苷 Rg3 與 NpRg3 均在約 12 min 達到基線分離（圖 1h）。生理條件下，人參皂苷 Rg3 從復合物中的釋放量隨時間推移逐步上升。
2、人參皂苷 Rg3 納米偶聯(lián)物可延長原位 HCC 小鼠的存活周期
研究采用二甲基亞硝胺（DEN）誘導 2 周齡小鼠構建原位 HCC 模型（圖 2a），結果顯示 DEN 誘導的 HCC 呈動態(tài)進展趨勢：小鼠注射 DEN 后第 28 周出現(xiàn) HCC 病灶，隨后持續(xù)增殖并侵襲遠端器官，這一結論已通過肝臟組織病理學檢查證實（圖 2b）。實驗將 HCC 小鼠隨機分為對照組、納米粒子組、Rg3 組及 NpRg3 組（每組 n=5），其中 15 只 / 組隨訪觀察存活情況至 70 周，剩余 10 只 / 組于 42 周時處死以評估 HCC 進展。數(shù)據(jù)表明，與其他三組相比，NpRg3 處理組能顯著延長原位 HCC 小鼠的存活時間（圖 2c）。
3、人參皂苷 Rg3 納米偶聯(lián)物可抑制原位 HCC 小鼠的 HCC 進展
小鼠注射 DEN 第 42 周后，對照組與納米粒子組出現(xiàn)明顯的多發(fā)性腫瘤結節(jié)，人參皂苷 Rg3 組腫瘤結節(jié)略有減少，而 NpRg3 組幾乎未觀察到腫瘤結節(jié)（圖 3a）。與其余三組相比，NpRg3 組的肝臟 / 體重比值顯著降低，肝臟表面腫瘤數(shù)量明顯減少，且表面最大腫瘤直徑也顯著縮小。這表明，人參皂苷 Rg3 與納米顆粒結合后，對 HCC 形成及進展的抑制效果，顯著優(yōu)于單獨使用納米粒子或人參皂苷 Rg3。相較于對照組和納米粒子組，人參皂苷 Rg3 組的血清丙氨酸轉氨酶、天冬氨酸轉氨酶水平有所下降；而 NpRg3 組這兩項指標顯著降低（接近基線水平），HCC 小鼠的肝功能得到有效改善（圖 3c）。肝臟組織病理學檢測顯示，對照組與納米粒子組中 50%-90% 的肝臟存在腫瘤增生，增生細胞的形態(tài)及分布符合 HCC 組織病理學特征；人參皂苷 Rg3 組肝臟腫瘤增生面積有所減小，NpRg3 組則罕見腫瘤結節(jié)，腫瘤增生面積顯著縮減（圖 3d）。
4、人參皂苷 Rg3 納米偶聯(lián)物可降低 HCC 肺轉移風險
通過透射電子顯微鏡觀察腫瘤細胞超微結構：對照組與納米粒子組的腫瘤細胞存在異常分裂現(xiàn)象，且含有大量完整線粒體，提示腫瘤處于活躍增殖狀態(tài)；而 NpRg3 組腫瘤細胞呈現(xiàn)單細胞核特征，線粒體數(shù)量顯著減少（圖 4a）。酸滴定實驗顯示 NpRg3 的 pH 值為 9.15，具備較強堿性，推測其可中和 HCC 腫瘤缺氧引發(fā)的酸性微環(huán)境，改變腫瘤增殖所需的最佳酸堿條件。肺轉移是 HCC 患者常見致死原因：宏觀觀察可見，對照組與納米粒子組肺組織中存在多個轉移結節(jié)，NpRg3 組則未發(fā)現(xiàn)肺轉移結節(jié)（圖 4b）；數(shù)據(jù)顯示，NpRg3 組 HCC 肺轉移比例較對照組和納米粒子組顯著降低（圖 4c）。肺組織病理學檢查證實，對照組與納米粒子組的肺結節(jié)為血管豐富的 HCC 轉移灶，而 NpRg3 組無此類結節(jié)（圖 4d）。腫瘤血管生成與循環(huán)腫瘤細胞是 HCC 轉移的關鍵影響因素：人參皂苷 Rg3 可抑制內皮祖細胞從骨髓微環(huán)境向循環(huán)系統(tǒng)遷移，并調控 VEGF 依賴的腫瘤血管生成；NpRg3 離開肝臟后，鐵基成分的長期循環(huán)可能激活血液免疫細胞，對循環(huán)腫瘤細胞發(fā)揮殺傷作用。以上結果表明，NpRg3 不僅能抑制肝臟原發(fā)性 HCC，還可有效阻斷 HCC 向肺的轉移。
5、人參皂苷 Rg3 納米偶聯(lián)物可抑制回盲腸形態(tài)及腸道微生物改變
肝臟功能與狀態(tài)通過肝腸循環(huán)及腸道微生物 - 肝臟軸，與腸道功能、腸道微生物密切相關，因此本研究觀察了回盲腸形態(tài)及腸道微生物群的變化情況。與對照組和納米粒子組相比，NpRg3 處理的 HCC 小鼠，其體內回盲腸結構發(fā)生明顯改變，盲腸長度顯著縮短（圖 5a）。研究收集正常對照組、DEN 注射后 30 周（30W）組及 42 周（42W）組的回盲腸樣本，分析細菌組成：韋恩圖結果顯示，四組共存在 433 個 OTUs，其中 4 個 OTUs 為 NpRg3 組特有（圖 5b）。非度量多維尺度分析顯示，隨著 HCC 進展，腸道微生物群從正常對照組到 DEN-30W 組、再到 DEN-42W 組呈現(xiàn)規(guī)律性變化；而 NpRg3 組腸道微生物群形成獨特聚類，與 DEN-42W 組距離較遠（圖 5c），表明 NpRg3 能顯著延緩腸道微生物改變，效果甚至優(yōu)于 DEN-30W 組。主成分分析計算 β 多樣性以評估微生物群相似性，結果顯示正常對照組與 NpRg3 組的腸道微生物群落聚集在一起，而 Den-30W 組與 Den-42W 組的微生物群落聚類成團（圖 5d）。主坐標分析進一步揭示微生物群落差異，證實 NpRg3 可誘導形成獨特的腸道微生物結構，與 DEN-30W 組、DEN-42W 組實現(xiàn)顯著區(qū)分（圖 5e）。
6、參與 NpRg3 抗腫瘤作用的關鍵細菌及微生物基因功能
通過分析微生物的分類組成與變化特征，本研究鑒定出參與 NpRg3 抗腫瘤功能的關鍵細菌群落：擬桿菌門、硬壁菌門和蛋白菌門為四組樣本中的優(yōu)勢菌門。與 DEN-30W 組相比，DEN-42W 組擬桿菌門與疣微菌門的豐度有所下降，而 NpRg3 給藥后這兩類菌門的豐度顯著提升；反之，DEN-42W 組硬壁菌門豐度較 DEN-30W 組升高，NpRg3 處理后則明顯降低（圖 6a）。細菌屬水平分析顯示，毛螺菌屬與立克次體屬的豐度在 DEN-30W 組和 DEN-42W 組中呈上升趨勢，NpRg3 給藥后則顯著下降（圖 6b）；另有 15 個細菌屬在 DEN-42W 組的豐度較 DEN-30W 組減少，而 NpRg3 處理后其豐度得到恢復性增加（圖 6c）。腸道微生物的系統(tǒng)發(fā)育與基因功能密切相關，基于群落系統(tǒng)發(fā)育調查的代謝功能分析表明：與 DEN-42W 組相比，NpRg3 組共有 29 種微生物功能顯著富集，包括核黃素生物合成、氧戊二酸鐵氧還蛋白氧化還原酶、戊糖磷酸途徑等；同時，肽鎳轉運系統(tǒng)、多糖轉運系統(tǒng)等 7 種微生物功能的豐度明顯降低（圖 6d）。
7、NpRg3 通過強化免疫應答抑制 HCC 進展
本研究采用 Luminex 多重技術檢測肝臟組織中的細胞因子與趨化因子，共檢測出 29 種炎癥因子，并篩選出具有顯著差異的炎癥標志物。結果顯示：與 DEN-30W 組相比，DEN-42W 組中 TNF-α、IFN-γ、IL-1β 等可殺傷腫瘤細胞或抑制腫瘤進展的炎癥因子顯著下調，而 NpRg3 給藥后這些因子水平明顯回升；反之，DEN-42W 組中 KC、LIX 等促腫瘤趨化因子較 DEN-30W 組升高，NpRg3 處理后則降低�？梢� NpRg3 通過上調抑瘤炎癥因子、下調促瘤趨化因子，顯著抑制 HCC 進展。
8、NpRg3 調控 HCC 小鼠關鍵代謝物變化
為明確宿主代謝與 NpRg3 抗腫瘤作用的關聯(lián)，研究對小鼠血清及肝臟開展代謝組學分析，質控結果顯示內標穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠。代謝組學輪廓呈現(xiàn)規(guī)律變化：從正常對照組、DEN-30W 組到 DEN-42W 組呈漸進式改變，NpRg3 組則呈反向趨勢（圖 7a）。血清中 69 種代謝物與 HCC 進展相關，DEN-42W 組 3 - 吲哚丙酸、尿素水平較 DEN-30W 組升高，NpRg3 組則降低（圖 7b）；肝臟中 110 種代謝物與 HCC 進展相關，NpRg3 組游離脂肪酸 18_2、16_2 較 DEN-42W 組增加，N8 - 乙酰亞精氨酸、肌酐則降低（圖 7c）。
9、NpRg3 重塑 HCC 小鼠腸道菌群與代謝的特異性關聯(lián)網(wǎng)絡
腸 - 肝軸在 HCC 發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用：腸道微生物可調控宿主代謝功能及能量平衡，其紊亂可能誘發(fā)代謝性疾病，因此 HCC 進展中腸道菌群的改變會推動宿主代謝及關鍵代謝物的變化。本研究基于同一小鼠個體的腸道菌群與關鍵代謝物，構建各組關聯(lián)網(wǎng)絡（相關系數(shù)＞0.70 界定為明確關聯(lián)），并篩選 DEN-42W 組與 NpRg3 組間存在顯著差異的菌屬及代謝物進行分析。血清代謝物與腸道菌群的相關性分析顯示：對照組有 300 組交互關聯(lián)存在統(tǒng)計學差異，NpRg3 組則為 188 組。NpRg3 組中丁酸產生菌 Butyricicoccus（有益菌）顯著富集，其與 3 - 羥基異戊酸呈負相關、與乳酸菌呈正相關；抗炎有益菌 Akkermansia 同樣富集，對照組中其與 IV 型梭狀芽胞桿菌呈正相關，而 NpRg3 組中與雙歧桿菌呈正相關、與梭狀芽胞桿菌 XlVb 及毛螺菌呈負相關（圖 8），提示 NpRg3 可重建 HCC 小鼠腸道菌群與血清代謝的特異性關聯(lián)網(wǎng)絡。肝組織代謝物與腸道菌群的關聯(lián)分析顯示：對照組有 362 組交互關聯(lián)存在統(tǒng)計學差異，NpRg3 組為 326 組。對照組中 Akkermansia 與乳酸菌、3 - 氨基水楊酸及梭狀芽胞桿菌 IV 呈正相關，NpRg3 組中則與梭狀芽胞桿菌 XlVb 及 2 - 羥基丁酸呈負相關（圖 8）。上述結果表明，NpRg3 可重塑腸道菌群與肝組織代謝的特異性關聯(lián)網(wǎng)絡，且多數(shù)關聯(lián)趨勢與血清水平一致。
總結
研究通過將 Fe@Fe₃O₄納米顆粒與人參皂苷 Rg3 偶聯(lián)，成功研發(fā)出新型納米藥物 NpRg3。實驗證實，該偶聯(lián)物可顯著延長 DEN 誘導的 HCC 小鼠生存期，不僅能強效抑制 HCC 原發(fā)灶進展，還可完全阻斷其向肺轉移。在疾病進程調控方面，NpRg3 能將 HCC 小鼠回盲腸形態(tài)及腸道菌群的異常改變延遲超 12 周；菌群及基因功能層面，NpRg3 可上調擬桿菌門、疣微菌門豐度并下調硬壁菌門豐度，同時調控 36 種預測微生物基因功能（29 種富集、7 種下調）。代謝組學分析顯示，HCC 進展中代謝組呈規(guī)律性異常，而 NpRg3 可逆轉該腫瘤主導的代謝紊亂：降低血清 3 - 吲哚丙酸、尿素濃度，升高肝組織游離脂肪酸 18_2、16_2 水平并降低 N8 - 乙酰亞精氨酸、肌酐含量，提示這些代謝物為 HCC 關鍵治療靶點。尤為重要的是，NpRg3 可重塑 HCC 小鼠腸道菌群與代謝間失衡的關聯(lián)網(wǎng)絡。綜上，研究充分彰顯了人參皂苷 Rg3 納米偶聯(lián)物的體內抗腫瘤潛力。
通過Luminex技術檢測肝組織炎癥/趨化因子，發(fā)現(xiàn)DEN誘導的HCC模型中，抑瘤炎癥因子（如TNF-α等）隨病程下調、促瘤趨化因子（如KC等）上調，而NpRg3可逆轉這一變化，通過調控相關因子抑制HCC進展。
網(wǎng)絡藥理學靶點篩選哪個公司提供？
樂備實（LabEx） 可承接該類相關配套服務，其依托完善的多因子檢測平臺，能為網(wǎng)絡藥理學靶點的驗證等提供有力支撐，助力靶點篩選相關研究推進。樂備實的多因子檢測平臺涵蓋多種主流技術，具體如下：
1、Luminex 液相懸浮芯片平臺：基于 Luminex200 儀器，單孔可檢測 1 - 115 個指標，僅需 25 - 50μL 樣本就能實現(xiàn)多指標同步檢測。適配人、小鼠、大鼠等多個種屬，兼容血清、組織裂解液、腦脊液等多種樣本類型，廣泛用于炎癥因子、趨化因子等檢測，此前還助力過肝移植相關的炎癥機制研究。
2、MSD 超敏電化學發(fā)光平臺：搭載 MSD S120/MSD S600 儀器，采用石墨烯電極板提升抗體固載量，靈敏度達飛克級別。單孔可檢測 1 - 10 個指標，對復雜樣本兼容性強，常應用于神經(jīng)相關蛋白等超微量目標分子的檢測，是該領域檢測的常用可靠技術。
3、抗體芯片平臺：能夠實現(xiàn)大量蛋白指標的并行檢測，可高效篩選樣本中差異表達的蛋白分子，為網(wǎng)絡藥理學中靶點關聯(lián)的蛋白表達分析等提供高通量的數(shù)據(jù)支撐。
此外，樂備實還擁有 ELISA 單因子檢測、流式細胞術等配套平臺，且是 Bio - Plex 多因子檢測特約認證服務商，能通過多維度技術組合，為網(wǎng)絡藥理學靶點篩選及后續(xù)驗證等研究提供全面的實驗服務。
樂備實是國內專注于提供高質量蛋白檢測以及組學分析服務的實驗服務專家，自2018年成立以來，樂備實不斷尋求突破，公司的服務技術平臺已擴展到單細胞測序、空間多組學、流式檢測、超敏電化學發(fā)光、Luminex多因子檢測、抗體芯片、PCR Array、ELISA、Elispot、PLA蛋白互作、多色免疫組化、DSP空間多組學等30多個，建立起了一套涵蓋基因、蛋白、細胞以及組織水平實驗的完整檢測體系。
