$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Этическое одобрение для этого исследования не требовалось, так как оно не включало участников человека или клинических образцов. Все процедуры, связанные с клетовыми линиями, проводились в соответствии с институциональными рекомендациями и нормативами по биобезопасности. Клеточная линия эпителиальной клетки предстательной железы, использованная в этом исследовании, была получена у сертифицированного коммерческого поставщика.
ПРИМЕЧАНИЕ: Все реагенты, приборы и программное обеспечение, использованные в этом исследовании, перечислены в Таблице материалов. Блок-схема этого исследования представлена на рисунке 1.
1. Отбор активных ингредиентов
- Получите доступ к базе данных TCMSP.
- Выберите «Название травы» в поле поиска, введите «Huangbo» и нажмите «Поиск».
- Нажмите фильтр «OB», установите «≥30» и подайте заявку.
- Нажмите фильтр «DL», установите «≥0.18» и подайте заявку.
- Скопируйте отфильтрованные результаты в таблицу Excel.
- Применяйте тот же метод скрининга для получения активных компонентов «Цанчжу».
- Удалите дублирующиеся активные компоненты, импортировав все наборы данных в Microsoft Excel (версия 2019) и объединив составные списки в формате Excel.
- Удалять дублирующиеся активные компоненты, стандартизируя названия соединений и выявляя идентичные записи. Когда несколько записей соответствовали одному и тому же соединению, сохранялась только одна представительная запись.
- Установите ассоциации между «хуанбо», «цанчжу» и активными ингредиентами.
2. Получить целевые компоненты, соответствующие активным компонентам
- Получите доступ к базе данных TCMSP.
- Выберите «Химическое имя» в поисковой строке, введите активные ингредиенты и нажмите «Поиск».
- Скопируйте имя Target, соответствующее каждому активному ингредиенту.
- Удалить дублирующиеся имена целевых компонентов и установить ассоциации между активными ингредиентами и названиями целевых целей.
- Получите доступ к базе данных UniProt (https://www.uniprot.org/)18, получите официальные символы гена для каждого имени Target и систематически заменяйте их.
3. Приобретение целей для заболеваний
- Доступ к базе данных GeneCards (https://www.genecards.org)19.
- Введите «Prostatitis» в поле поиска и нажмите на иконку поиска, чтобы получить соответствующий список генов.
- Сортируйте гены в убывающем порядке по показателю релевантности.
- Экспортируйте соответствующие гены в формате Excel.
- Мишени с показателем ≥1 были выбраны как цели, связанные с простатитом.
4. Подготовка к созданию сети регулирования активного вещества и мишеней заболеваний
- Определите пересечение мишеней, связанных с активными ингредиентами, и мишенями, связанными с простатитом, и определите их как цели ЭМП для лечения простатита.
- Установите связь между активными ингредиентами и терапевтическими целями ЭМИ при простатите.
- Создайте файл Excel с названием «Network» с первыми тремя столбцами «Node1», «Node2» и «Net».
- Вставьте ассоциации между ЭМИ и препаратом в столбцы «Node1» и «Node2», при этом введите «drug» в столбце «Net» для всех строк.
- Вставьте ассоциации с активным веществом в столбцы «Node1» и «Node2», введя «ингредиент» в столбце «Net» для всех строк.
- Заполните столбцы «Node1» и «Node2» ассоциациями активного ингредиента и мишени для целей ЭМИ при лечении простатита, при этом в столбце «Net» введён «target».
- Вставьте терапевтические цели ЭМП при простатите в столбец «Node1», введя «prostatitis» в столбце «Node2» и «disease» в столбце «Net» для всех строк.
- Сохраните файл Excel «Network» в формате txt.
- Создайте файл Excel с названием «Type» с первыми двумя столбцами «Node» и «Type».
- Заполните столбец «Node» словом «EMP», а в столбце «Type» введите «formula».
- Введите в колонку «Узел» «Хуанбо» и «Цанчжу»; Введите «drug» в столбце «Type» для всех строк.
- Введите активные ингредиенты в столбец «Узел », а также «ингредиент» в столбце «Тип» для всех соответствующих строк.
- Заполните столбец «Узел» терапевтическими целями ЭМП при простатите, при этом «цель» введётся в колонку «Тип».
- Введите мишени, связанные с простатитом, в столбец «Узел», а в столбце «Тип» — «заболевание» для всех соответствующих строк.
- Сохраните файл Excel «Type» в формате .txt.
5. Визуализация регуляторной сети «Активное вещество-лекарство — таргет-болезнь» компанией Cytoscape
- Запусти Cytoscape.
- Перейдите в «File > Import > Network from File System» и откройте файл «network.txt».
- Откройте панель «Стиль». Выберите «Форма», выберите «Тип» в выпадающем меню «Столбца» и установите «Тип отображения» на «Дискретное отображение».
- Присваивать различные формы узлов следующим категориям: формула, лекарство, ингредиент, мишень, болезнь.
- Выберите «Цвет заполнения», выберите «Тип» в выпадающем меню «Столбец» и установите «Тип отображения» на «Дискретное отображение».
- Определите различные цвета узлов по следующим категориям: смесь, лекарство, ингредиент, мишень, заболевание.
- Выберите «Высота» и «Ширина», выберите «Тип» из выпадающего меню «Столбца» и установите «Тип отображения» на «Дискретное отображение».
- Определите размеры узлов по следующим категориям: смесь, лекарство, ингредиент, мишень, заболевание.
- Выберите «Label Font Size», выберите «Type» в выпадающем меню «Column» и узначите «Typping Type» на «Discrete Mapping».
- Назначьте разные размеры шрифтов на этикетах следующим категориям: формула, лекарство, ингредиент, цель, заболевание.
- Ручное перемещение узлов для оптимизации структуры сети.
- Перейдите в «File > Export > Network Image to File» и сохраните сеть как образ.
6. Анализ и визуализация сетей PPI
- Получите доступ к https://cn.string-db.org/ и перейдите в модуль «Множественные белки».
- Введите список целевых генов в поисковую строку, выберите «Homo sapiens» как организма и нажмите «Поиск».
- После загрузки результатов нажмите «Продолжить».
- Откройте панель «Настройки», установите «минимально требуемый балл взаимодействия» на «high confidence (0.700)» и отметьте «скрыть отключённые узлы в сети».
- Нажмите «Update», затем экспортируйте данные ассоциации PPI в формате TSV через меню «Экспорт».
- Запустите Cytoscape, перейдите в меню «Файлы» и выберите «Импортировать сеть из файловой системы», чтобы открыть ваш TSV-файл.
- Перейдите в меню «Инструменты», затем выберите «NetworkAnalyzer > Network Analysis > Network Interpretation > Считать сеть ненаправленной».
- Перейдите в меню «Файл», выберите систему «Экспортировать таблицу в файл» и экспортировать сетевые данные.
- Перейдите в панель «Стиль» и настройте атрибуты «Форма», «Цвет заполнения», «Высота» и «Ширина».
- Скорректируйте структуру сети PPI, переместив узлы.
- Перейдите в меню «Файл», выберите «Экспортировать изображение сети в файл» и экспортируйте визуализированную сеть как изображение.
- Откройте экспортированные данные сети PPI с помощью WPS и отсортируйте их в убывающем порядке по столбцу «Степень».
- Выберите топ-20 отсортированных целей, сгенерируйте столбчатую диаграмму и сохраните график в виде изображения.
7. Анализ обогащения путей KEGG
- Откройте терминал или командную строку, введите R и нажмите Enter.
- В консоли R выполняйте следующие команды одну за другой:
install.packages(c("RSQLite", "colorspace", "stringi", "BiocManager"))
BiocManager::install(c("org. Hs.eg.db", "DOSE", "clusterProfiler", "pathview"))
- Преобразовать генные символы целей ЭМИ для лечения простатита в Entrez ID с помощью org. Hs.eg.db.
- Читайте идентификаторы Entrez и проведите анализ обогащения KEGG с помощью пакета clusterProfiler с параметрами: organism = "has", pvalueCutoff = 0,05, qvalueCutoff = 0,05.
- После удаления человеческих заболеваний и связанных с метаболизмом путей из полученных результатов анализа обогащения KEGG оставшиеся пути сортируйте по количеству обогащённых генов.
- Установите связь между 15 лучшими сигнальными путями и целями.
- Подготовьте двухстолбочный файл с ассоциациями «путь» и «цель», затем импортируйте его в Cytoscape через «File > Import > Network from File».
- Задайте формы и цвета узлов, чтобы отличать пути от целей с помощью панели «Стиль».
- Корректируйте макет вручную и экспортируйте сеть в виде изображения.
8. Фармацевтическая подготовка
ПРИМЕЧАНИЕ: Формула EMP состоит из 15 г коры Phellodendri Chinensis (Хуанбо) и 15 г ризомы Atractylodis (Cangzhu). Для получения экстракта в последующих экспериментах на клетках использовался метод экстракции воды и осадкиспирта 20.
- Погрузите препарат в 10-кратную массу воды на 1 час.
- Декокт в течение 1 часа, затем фильтруйте через марлю, чтобы получить напой.
- Добавьте в препарат 10-кратную массу воды снова, отварите 30 минут и профильтруйте через марлю, чтобы получить напой.
- Добавьте в препарат 10-кратную массу воды ещё раз, проварите 30 минут и профильтруйте через марлю, чтобы получить напой.
- Комбинируйте три фильтрованных навари, затем фильтруйте смесь через фильтрующую бумагу.
- Концентрируйте напой под пониженным давлением до 10% от исходного объёма.
- Охладите концентрат, медленно добавьте этанол до 75% при помешиваниях, затем запечатайте и храните при 4 °C в течение 12 часов.
- Центрифугуйте смесь и соберите супернатант.
- Продолжайте дистилляцию под пониженным давлением.
- Наконец, лиофилизируйте продукт с помощью вакуумной сублиозационной сушилки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Лиофилизированный порошок можно хранить при –20ºC до 3 месяцев, что служит безопасной точкой паузы. В продолжение — по мере необходимости восстанавливайте порошок в соответствующем растворителе.
9. Оттаивание клеток и культивирование
ПРИМЕЧАНИЕ: Купленные элементы доставлялись в лабораторию на сухом льду. Перед началом эксперимента заранее подготовили Keratinocyte Serum Free Medium (K-SFM) путём дополнения к нему рекомбинантного эпидермального фактора роста человека (rEGF) до конечной концентрации 5 нг/мл, экстракта гипофиза крупного рогатого скота до конечной концентрации 50 мкг/мл и 1% пенициллин-стрептомицина.
- Активируйте водяную баню и отрегулируйте температуру до 37 °C.
- Вынимите клетки из сухого льда и немедленно перемешайте их в водяной бане, пока они полностью не оттают.
- Добавьте 5 мл K-SFM к ячейкам. Аккуратно перемешайте, затем центрифугуйте смесь (4 °C, 500 × г, 5 минут).
- Удалите супернатант и снова подвесьте гранулу в полном K-SFM.
- Перенесите клетки в термофлягу T-25 и поместите их в инкубатор для клеточной культуры.
ПРИМЕЧАНИЕ: Экологические параметры инкубатора клеточной культуры поддерживались на уровне 37 °C, 5% CO₂ и относительной влажности ≥ 95%.
10. Клеточная субкультура
ПРИМЕЧАНИЕ: Субкультурирование проводилось, когда слияние клеток достигало 80–90% с соотношением субкультуры 1:2 к 1:3.
- Аспирируйте субкультурную среду в супернатате, затем дважды промывайте клетки с помощью PBS без кальция и магния.
- Введите 2 мл трипсин-ЭДТА и дайте клеткам постоять 3 минуты для ферментативной диссоциации.
ВНИМАНИЕ: Этот протокол включает использование опасных реагентов, включая липополисахарид (LPS), хлороформ, этанол и реагент TRIzol. Все процедуры, связанные с опасными химикатами, должны проводиться в сертифицированной вытяжке с химическими выбросами при ношении соответствующих средств индивидуальной защиты (лабораторный халат, перчатки и защитные средства для глаз). Биологические материалы должны обращаться в соответствии с институциональными рекомендациями по биобезопасности.
- Добавьте K-SFM среду с 10% сывороткой из плода для прекращения пищеварения.
- Перенесите смесь в центрифугу на 15 мл в центрифугу (4 °C, 500 × г, 5 минут) и удалите супернатант.
- Клеточная гранула была вновь суспендирована в полном K-SFM и впоследствии перемещена в новые колбы для культуры.
11. Определение максимальной концентрации медикаментозного лечения с помощью анализа МТС
ПРИМЕЧАНИЕ: Каждая концентрация препарата была протестирована с помощью 5 технических репликатов.
- Переваривать клетки RWPE-1 в логарифмической фазе роста.
- Суспензировать клетки в полной K-SFM-среде, затем определить концентрацию клетки с помощью подсчёта.
- Отрегулировать суспензию ячейки до плотности 1 × 105 элементов/мл при полном K-SFM среде.
- Введите суспензию ячейки в пластину на 96 лунок с 100 мкл на каждую скважину.
- Пластина на 96 лунок была помещена в инкубатор для культивирования клеток.
- Через 24 часа, когда клетки полностью приклеились, культурная среда аспирировала и выбросилась.
- Замените среду на полную K-SFM среду с разными концентрациями раствора ЭМИ.
- Поставьте пластину обратно в инкубатор для клеточной культуры ещё на 24 часа инкубации.
- Аспирируйте среду, затем дважды промывайте клетки с помощью PBS.
- Добавьте 100 мкл полной среды K-SFM в каждую яму, затем инкубировать пластину в инкубаторе клеточной культуры ещё 4 часа.
- Впустите 10 мкл раствора MTS в каждую скважину и определите OD на 490 нм после 1 часа инкубации.
- Используя пустую контрольную группу (клетки, культивируемые в полной среде без стимуляции ЛПС или медикаментозного лечения) в качестве исходного уровня, была рассчитана пролиферация клеток при каждой концентрации лечения.
ПРИМЕЧАНИЕ: Самая высокая концентрация, не проявившая значимого влияния на пролиферацию клеток, была определена как лечение с высокими дозами, за которой следовала половина концентрации как средняя доза, а четвертная концентрация — как лечение низкой дозы.
12. Клеточное вмешательство
- Переваривать клетки RWPE-1 в логарифмической фазе роста.
- Клетки были вновь суспендированы в полной среде K-SFM, а концентрация клеток определялась с помощью подсчёта клеток.
- Суспензия ячейки была отрегулирована до плотности 5 × 105 элементов/мл с использованием полной среды K-SFM.
- Ячейка-суспензия была засеяна в пластину с 6 лунками по 2 мл на каждую скважину.
- Пластину помещали в культурный инкубатор и инкубировали 12 часов для обеспечения клеточной адгезии.
- Клетки обрабатывались с низкой (150 мкг/мл), средней (300 мкг/мл) и высокой дозой (600 мкг/мл) соответственно с концентрациями ЭМИ.
- Через 1 час в культурную среду добавляли раствор 10 мкг/мл LPS.
- После 24 часов лечения супернатант был собран для ELISA, а клетки были взяты для RT-PCR-анализа.
ПРИМЕЧАНИЕ: LPS был выбран для индуцирования воспалительного ответа благодаря хорошо зарекомендовавшей способности активировать провоспалительные сигнальные пути в эпителиальных клетках простаты; концентрация (10 мкг/мл) была выбрана на основе предыдущих исследований, демонстрировавших устойчивую индукцию цитокином.
13. Выделение общей РНК
ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы предотвратить деградацию РНК, на протяжении всей экспериментальной процедуры носили перчатки и маски, а также использовали наконечники пипеток без РНазы и центрифугные трубки.
- После вмешательства промыйте клетки дважды с помощью PBS.
- Добавьте 1 мл реагента Тризола в клетки и многократно смешивайте его пипеткой для обеспечения гомогенизации.
ВНИМАНИЕ: Выполнять все процедуры в вытяжке с химическим дымом при ношении соответствующих средств индивидуальной защиты.
- Перенесите лизат в микроцентрифугную трубку объёмом 1,5 мл и дайте ему инкубироваться при комнатной температуре в течение 15 минут.
- Затем добавьте 0,2 мл хлороформ и энергично завихрьте образец.
- После того как образец настоялся при комнатной температуре 5 минут, центрифугуйте образец при 10 000 × г в течение 15 минут при 4 °C.
- После центрифугирования аккуратно перенесите верхнюю бесцветную водную фазу в свежую микроцентрифугную трубку.
- Введите равный объём предварительно охлаждённого изопропанола, тщательно перемешайте, затем инкубуйте при комнатной температуре в течение 10 минут.
- Центрифугуйте образец ещё раз (4 °C, 10 000 × г, 10 мин), затем сбросьте жидкую фазу и удержите осадок.
- Прополосните гранулу 1 мл предварительно охлаждённого этанола 75% и аккуратно подвесьте с помощью пипетирования.
- Проведите финальную центрифугу при 4 °C и 7 500 × г в течение 10 минут, затем удалите супернатант и дайте РНК-грануле высохнуть на воздухе в биобезопасном шкафу.
- Растворить очищенную РНК в 50 мкл воды, обработанной DEPC.
- Определите концентрацию РНК, соотношение A260/A280 и соотношение A260/A230 с помощью спектрофотометра NanoDrop для оценки чистоты РНК и обеспечения минимального загрязнения белками и растворителями перед последующим анализом.
14. RT-PCR
- Используйте 1 мкг общей РНК для подготовки системы обратной транскрипции объёмом 20 мкл.
- Инкубировать реакционную систему при 42 °C в течение 15 минут, затем при 95 °C в течение 5 минут, затем остыть до 4 °C.
- Разведите полученную кДНК в 10 раз с помощью дистиллированной воды.
- Подготовьте систему ПЦР-реакции объёмом 20 мкл с использованием разбавленной кДНК.
- Запрограммируйте термический циклер и установите начальное удержание на 95 °C в течение 60 секунд, затем 40 циклов по 95 °C в течение 15 с и 60 °C на 60 секунд.
- Проведите анализ кривой плавления и запишите значения КТ для всех целевых и референсных генов после завершения.
- Используйте метод 2(-ΔΔCT ) для определения нормализованных уровней экспрессии целевых генов.
15. Анализ ELISA
ПРИМЕЧАНИЕ: Достаньте набор ELISA из хранилища и оставьте его уравновеситься при комнатной температуре в течение 30 минут перед использованием.
- Подготовьте стандартный раствор согласно инструкции производителя и выполните соответствующие разведения для стандартов, биотинилированных антител, конъюгатов ферментов и буфера для промывки.
- Центрифугуйте собранный субнатант клеточной культуры (4 °C, 10 000 × г, 10 минут) и собирайте супернатант.
- Перенесите 100 мкл стандартных разбавлений и тестовых образцов в предварительно покрытые скважины.
- Запечатайте колодцы клейкой лентой и инкубуйте пластину при 37 °C в течение 90 минут.
- Сбросьте жидкость из колодец и помойте пластину с помощью автоматической мойки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Установите параметры автоматической шайбы на: 350 мкл буфера промывки на колодцу, 15-секундное время замачивания между дозированием и аспирацией, 5 полных циклов.
- В каждую скважину введите 100 мкл рабочего раствора биотинилированных антител. Дайте инкубации при 37 °C в течение 60 минут.
- Сбросьте раствор и помойте тарелку, как описано в статье 15.5.
- Пипетка — 100 мкл фермента, конъюгированного рабочего раствора на скважину, затем инкубируют при 37 °C в течение 60 минут.
- Сбросьте раствор и помойте тарелку, как описано в статье 15.5.
- В каждую скважину добавьте 100 мкл хромогенного субстрата. Поддерживайте температуру 37 °C в течение 15 минут, защищая от света.
- Пипетить 100 мкл стоп-раствора на каждую скважину, затем аккуратно перемешивать.
- Немедленно измерьте оптическую плотность (OD) на 450 нм.
- Установите стандартную кривую, построив средние значения OD по сравнению со стандартными концентрациями с помощью программного обеспечения Curve Expert.
- Определите концентрацию каждого образца с помощью интерполяции из стандартной кривой с использованием её значения OD.
16. Статистический анализ
- Управление программным обеспечением SPSS (версия 20.0).
- Импортируйте набор данных в SPSS Statistics и правильно определите переменные. Используйте Analyze > Descriptive Statistics> Explore для вычисления среднего и стандартного отклонения (SD).
- Используйте Analyze > Compare Means > односторонний ANOVA для сравнения нескольких групп.
- Получите p-значения напрямую из таблиц выходных тестов и соответствуйте их отчёту.
- Представить все результаты как среднее ± SD и рассмотреть различия статистически значимыми, когда p < 0,05.