南京医科大学通过“AI+中药”避开肿瘤耐药内卷(IF=10.3)!从影像建模到天然产物,「黄芩苷」靶向GRP75调控MAM-自噬轴新发现

现有研究多单独聚焦影像分型或耐药通路，缺乏无创识别与靶点干预的整合设计。本研究以肝癌耐药异质性核心分子GRP75为切入点，将AI影像组学用于分子表型分型，结合中药网络药理学与分子模拟筛选中药靶标，提出并验证了不依赖p53的GRP75–MAM–钙/自噬轴调控肝癌耐受的机制，不仅形成了从无创分型、靶标筛选到机制验证的完整研究体系，也为肿瘤异质性、AI 影像与中药靶标交叉方向提供了可借鉴的研究范式。

1. 临床分型与建模：根据GRP75表达水平与患者预后，将术后复发HCC人群分为HGPP、LGGP、NCGP三组。利用多中心CT影像提取1688个影像组学特征，经LASSO筛选后构建双机器学习模型(RF/SVM)，用于无创识别GRP75驱动的耐药亚群。

2. 药物虚拟筛选：为寻找靶向GRP75的小分子，系统挖掘TCM数据库，初筛得丹参、柴胡等中药。通过口服生物利用度、类药性过滤及分子对接，从候选化合物中筛选出与GRP75亲和力最优的黄芩苷，并经BLI验证其结合能力。

3. 靶点机制解析：通过分子对接对比发现，黄芩苷结合GRP75的位点与VDAC1高度重叠，而非p53。据此假设其可能破坏IP3R-GRP75-VDAC1复合体。随后通过Co-IP验证互作减弱，TEM直接观察MAM间距增加。

4. 表型与功能验证：在GRP75过表达耐药细胞(HuH7^GRP75, HepG2^MDR)中，检测黄芩苷处理后线粒体/ER钙离子浓度及自噬流（LC3B/p62）。明确其通过抑制MAM介导的钙转运，下调保护性自噬，从而恢复对顺铂/索拉非尼的敏感性。

研究根据GRP75免疫组化评分与患者中位生存期，将术后复发的肝癌患者分为三组——HGPP（高表达且预后差）、LGGP（低表达且预后好）、NCGP（表达与预后不相关）。基于此分组，建立了包含两个串联机器学习模型（先识别HGPP，再识别LGGP）的识别系统。

从CT图像中提取1688个组学特征，经ICC质控、t检验、相关性分析、LASSO回归四步筛选，最终模型1保留13个关键特征，模型2保留11个关键特征，特征类型与肿瘤内部异质性、强化模式相关。

模型 1（识别HGPP） 选用RF算法、模型2（识别LGGP）选用SVM算法，在训练集、测试集及双外部验证集中均表现良好区分度，校准曲线显示预测概率与实际情况一致性良好，DCA 提示模型具备决策参考价值；事后统计功效分析证实样本量满足建模要求。

全局水平展示关键组学特征的贡献程度，关联影像表型与生物学意义；个体水平可视化4类典型对象的特征贡献，清晰呈现模型判断依据，提升研究可解释性。

整合五大中药数据库筛选潜在干预药材，经口服生物利用度、类药属性筛选，得到黄芩苷、亚油酸、油酸3个候选单体；分子对接显示黄芩苷与GRP75结合能最优，分子动力学模拟证实复合物结构稳定，确定黄芩苷为候选化合物。

分子对接显示黄芩苷结合位点与p53/MKT077位点不重叠，与VDAC1结合区域高度重合；生物信息学分析显示GRP75调控基因富集于线粒体功能、Ca²⁺转运、自噬等通路；提出黄芩苷通过破坏MAM结构、调控钙/自噬轴发挥作用的科学假设。

BLI实验证实黄芩苷与GRP75具有高结合亲和力；Co-IP与WB结果显示黄芩苷可减弱GRP75与VDAC1的相互作用；透射电镜观察到黄芩苷可增加内质网与线粒体间距，降低MAM稳定性；荧光成像显示线粒体钙离子水平下降，自噬相关蛋白LC3B表达降低、p62表达升高。

在GRP75过表达HuH7细胞与耐药HepG2细胞中，黄芩苷可改变细胞对药物的响应状态；敲低GRP75后，黄芩苷的调控作用明显减弱，证实效应具有GRP75依赖性；与MKT077对比，证实黄芩苷的作用不依赖p53状态。

在GRP75过表达细胞移植瘤模型中，黄芩苷联合顺铂或索拉非尼可协同抑制肿瘤生长。同时，黄芩苷能下调瘤内GRP75及LC3B水平，且单独给药对小鼠肝肾功能及组织结构无明显影响，具备良好安全性。