Ziel ist es, die antitumorale Wirkung des Extrakts der amerikanischen Riesenschabe (PAE) auf humane Lungenadenokarzinom-Organoide (LUAD-PDOs) zu bewerten und den Wirkmechanismus auf Basis der Transkriptomik zu erläutern. Frische Tumor- und angrenzende normale Gewebe von LUAD-Patienten wurden gesammelt und mittels 3D-Organoid-Kultivierung LUAD-PDOs und normale Lungenorganoide (Nor-PDOs) hergestellt. Das Experiment umfasste eine Kontrollgruppe, eine normale Behandlung (Nor-PDOs + PAE), eine Modellgruppe und eine Behandlungsgruppe (LUAD-PDOs + PAE). Die effektive Interventionskonzentration von PAE wurde durch die Zellproliferations- und Aktivitätsbestimmung (CCK-8) bestimmt. Die histologische Struktur der Organoide wurde mittels Hämatoxylin-Eosin-Färbung (HE) beobachtet; mittels Immunhistochemie (IHC) wurden der Kernproliferationsantigen Ki-67 und die Differenzierungsmarker des Lungenadenokarzinoms Cytokeratin 7 (CK-7) und Asparaginprotease A (Napsin A) nachgewiesen; der Zellapoptosegrad wurde durch TUNEL-Markierung bestimmt; mittels Transkriptom-Sequenzierung (RNA-Seq) wurden differentielle Expressionsgene (DEGs) identifiziert und eine Gen-Ontologie-(GO)-Analyse, KEGG-Pfad-Anreicherungsanalyse, Gen-Set-Enrichment-Analyse (GSEA) sowie Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk-(PPI)-Analyse zur Ermittlung der Kernmechanismen durchgeführt. Abschließend erfolgte die Validierung wichtiger Zielstrukturen mittels externer Daten und Immunfluoreszenz (IF). Ergebnisse: Es wurden erfolgreich LUAD-PDOs und Nor-PDOs etabliert, die hochgradig mit den primären Gewebeproben übereinstimmen. Die CCK-8-Analyse bestimmte die wirksame PAE-Interventionskonzentration bei 16 g·L^-1. Die morphologische Beobachtung zeigte, dass Nor-PDOs eine hohlräumige Struktur aufwiesen, während LUAD-PDOs eine dichte, solide Struktur hatten. CCK-8- und TUNEL-Tests zeigten, dass PAE die Proliferation von LUAD-PDOs hemmte und die Apoptose von LUAD-Zellen förderte, während die Aktivität von Nor-PDOs unbeeinflusst blieb. Die Transkriptomanalyse identifizierte 719 DEGs, deren Expression nach PAE-Intervention umgekehrt wurde (347 hochreguliert, 372 herunterreguliert) (P<0,05). Die GO-Anreicherung zeigte, dass die DEGs der behandelten Modellgruppe im Vergleich zur Modellgruppe deutlich in zellzyklusregulierenden biologischen Prozessen angereichert waren; die KEGG-Pfadanalyse enthüllte, dass PAE tumorgenetische, p53-Signalweg- und proliferationsmetabolische Wege reguliert; die GSEA bestätigte eine signifikante Aktivierung des p53-Signalwegs durch PAE (P<0,05); die PPI-Netzwerkanalyse zeigte, dass BRCA1 und CHEK1 Kernziele im p53-Signalweg sind; die IF-Validierung belegte die hohe Expression von BRCA1 und CHEK1 in LUAD-PDOs und deren signifikante Abnahme nach PAE-Behandlung. Zudem zeigte die Überlebensanalyse der TCGA-Datenbank eine signifikante Korrelation zwischen niedriger Expression von BRCA1 und CHEK1 und verlängertem Gesamtüberleben von LUAD-Patienten (P<0,05). Fazit: PAE hemmt effektiv die Proliferation von LUAD-PDOs und fördert deren Apoptose; sein antitumoraler Mechanismus steht in Zusammenhang mit der Aktivierung des p53-Signalwegs, wobei BRCA1 und CHEK1 potenzielle Schlüsseltargets von PAE sind.

Organoide;Lungenadenokarzinom;amerikanische Riesenschabe;Transkriptom-Sequenzierung;p53-Signalweg;Brustkrebs-Suszeptibilitätsprotein 1 (BRCA1);Checkpoint-Kinase 1 (CHEK1)