引言
从计算预测到患者来源类器官验证，本研究以DHT抗TNBC活性评价为例，展示了中药活性成分发现从“候选筛选”走向“转化验证”的完整证据链。患者来源类器官模型的加入，为候选药物在更接近患者肿瘤特征的系统中评价药效提供了关键支撑。
研究简介
2026年7月，海军军医大学、上海中医药大学等团队在 Engineering 发表研究，建立了一套无监督的多网络驱动药物发现（Mnet）计算框架，用于从中药来源活性成分中系统筛选三阴性乳腺癌（TNBC）候选治疗分子。研究整合网络邻近性、功能相似性和基于随机游走的网络扩散算法，在包含3882个化合物、38220条化合物-靶点相互作用的数据集中，筛选出丹参来源活性成分二氢异丹参酮I（DHT）。
随后，研究团队通过乳腺癌细胞系、患者来源TNBC类器官、原位乳腺脂肪垫移植瘤动物模型及多层级机制实验验证，证明DHT具有显著抗乳腺癌活性，并可直接结合S期激酶相关蛋白2（SKP2），促进细胞周期抑制蛋白p21和p27积累，诱导G1期阻滞与细胞凋亡。患者来源TNBC类器官模型作为连接二维细胞实验与动物模型的关键验证平台，为DHT在更接近患者肿瘤生物学特征的系统中评价药效提供了重要证据。
研究背景
三阴性乳腺癌因缺乏ER、PR和HER2表达，难以从传统内分泌治疗或HER2靶向治疗中获益，是乳腺癌中侵袭性较强、复发和转移风险较高的亚型。现有治疗仍面临有效靶点不足、分子异质性强、患者获益差异大等问题，亟需发现新的候选靶点和治疗分子。
中药来源活性成分结构类型丰富，是抗肿瘤药物发现的重要分子资源。但传统筛选方式往往依赖大量体外实验，周期长、成本高，且机制指向性不足。基于网络的药物发现可从疾病基因模块、蛋白相互作用网络和化合物靶点网络出发，优先锁定更可能影响疾病关键通路的候选分子，再结合细胞、类器官和动物模型进行验证，从而提高早期药物发现效率。
在这一研究中，患者来源TNBC类器官的引入具有特别价值：类器官保留了患者肿瘤的部分三维组织结构和细胞异质性，可用于评估候选药物在更复杂、更接近临床样本状态下的抗肿瘤活性，弥补单一二维细胞系验证对临床转化预测力不足的问题。
关键结果
Mnet框架筛选锁定DHT
研究人员首先构建高置信度人类蛋白互作网络，并通过文献挖掘整理出248个TNBC驱动基因，将其映射到互作网络形成TNBC疾病模块。随后，研究团队整合网络邻近性、功能相似性和网络扩散三类算法，对中药来源化合物与TNBC疾病模块之间的关联进行多维度评分。经过三种算法交集筛选，研究最终得到6个优先候选化合物，并在MDA-MB-231细胞中验证其抗增殖效果，其中DHT表现最突出。
图1 基于Mnet的中药药物发现
细胞模型验证DHT抗乳腺癌活性
在体外细胞实验中，DHT表现出显著的抗肿瘤活性：在TNBC细胞系MDA-MB-231和4T1和非TNBC乳腺癌细胞系MCF-7中均能够显著抑制细胞活力，降低克隆形成能力，诱导G1期细胞周期阻滞，并促进细胞凋亡。这些结果表明DHT是一个有潜力的候选化合物，为后续三维模型及动物实验验证提供了基础。
图2 DHT对乳腺癌细胞有明显的体外抑制作用
动物模型验证体内药效与安全性
鉴于DHT在体外对TNBC细胞系表现出显著的抑制活性，研究团队进一步在乳腺脂肪垫原位移植瘤模型中评估DHT体内抗肿瘤效果。结果显示，DHT以剂量依赖方式抑制肿瘤生长，并具有良好的安全性，具备进一步药物开发价值。
图3 DHT抑制体内乳腺肿瘤生长
患者来源TNBC类器官验证药效
为进一步评估DHT在更接近患者肿瘤状态模型中的抗肿瘤活性，研究团队建立了患者来源TNBC类器官模型，并以不同浓度 DHT进行处理。明场成像和死活染色的结果显示， DHT可有效抑制患者来源TNBC类器官生长并促进细胞死亡。
与二维细胞系相比，患者来源类器官具有三维结构和患者样本来源特征，可更好模拟实体瘤内药物暴露、细胞间相互作用和肿瘤异质性。DHT在该模型中仍显示明确活性，说明其抗肿瘤效应并非仅限于简化细胞培养体系，而是在更具转化相关性的模型中同样得到支持。
图4 DHT抑制TNBC类器官生长并促进死亡
机制研究揭示DHT靶向SKP2相关通路
基于DHT-靶点关联网络和单细胞RNA测序分析，筛选出DHT潜在的作用靶点为SKP2。通过分子对接、DARTS和MST实验，证实DHT与SKP2存在直接物理结合。功能层面，SKP2过表达可部分逆转DHT对MDA-MB-231细胞的细胞毒作用，说明SKP2至少部分介导了DHT的抗TNBC活性。进一步，通过对SKP2相关通路进行检测，证明DHT结合SKP2后，通过上调细胞周期抑制蛋白p21/p27的表达，以诱导肿瘤细胞G1期阻滞和凋亡。
图5 DHT通过靶向SKP2抑制肿瘤生长
类器官模型在本研究中的价值
本研究的证据链并未停留在传统二维细胞系，而是进一步引入患者来源TNBC类器官进行三维模型验证。对候选药物而言，类器官模型可在以下方面提供更具转化意义的评价：
保留患者来源肿瘤样本的部分生物学特征，用于补充细胞系模型的局限；
通过三维结构模拟实体瘤内药物渗透和细胞间相互作用；
结合活死染色、ATP活性检测或形态学成像，可直观评价候选药物的杀伤效果；
与细胞、动物和机制实验联用，有助于形成更完整的临床前评价证据链。
因此，患者来源类器官模型不仅是药效验证工具，也是在早期药物发现中提高候选分子转化判断力的重要平台。
本研究使用的主要模型与技术支持
本研究中，精科类器官旗下诺医德医学建立了患者来源TNBC类器官模型，并基于类器官模型开展DHT的抗肿瘤活性验证。
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结语
本研究提出的计算框架为高效筛选用于TNBC治疗的中药来源化合物提供了一种实用策略，并为其他复杂疾病药物发现提供了可迁移的方法。通过整合网络医学、计算药理学和实验验证，成功鉴定出DHT作为一种候选治疗药物，并阐明了其通过SKP2介导的作用机制。这项工作为中药活性成分的现代化及精准医学导向开发提供了代表性范式，也为TNBC患者提供了一种潜在的替代治疗选择。
对于中药活性成分、天然产物和肿瘤靶向药物开发而言，患者来源类器官模型正在成为连接早期筛选与临床前转化的重要工具，可为候选药物优选和机制研究提供更具患者相关性的数据支持。
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