Integrasi Network Pharmacology dan Molecular Docking untuk Penentuan Mekanisme Molekuker Senyawa Daun Kenikir (Cosmos caudatus Kunth.) pada Terapi Kanker Payudara

ABSTRAK

Prevalensi kanker payudara terus meningkat secara signifikan dalam tiga dekade terakhir, menunjukkan keterbatasan efektivitas dan selektivitas terapi yang ada saat ini. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi mekanisme molekuler senyawa bioaktif dari daun kenikir (Cosmos caudatus Kunth.) dalam pengobatan kanker payudara. Penelitian menggunakan desain pre-eksperimental dengan pendekatan network pharmacology dan validasi molecular docking. Analisis dilakukan pada data metabolit hasil ekstrak etanol 96% daun kenikir yang diperoleh melalui UPLC-QToF-MS/MS. Prediksi sifat fisikokimia dilakukan menggunakan parameter lima Lipinski, toksisitas berdasarkan nilai LD50, serta analisis bioaktivitas dengan PASS (Pa > 0,7). Senyawa yang lolos kriteria tersebut dianalisis gen targetnya menggunakan basis data GeneCards dan gen target penyakit kanker payudara dari DisGeNet. Analisis diagram Venn mengidentifikasi tiga senyawa potensial antikanker payudara yaitu quercetin (CID: 5280343), adenin (CID: 190), dan 1H-pyrazolo(3,4-d)pyrimidin-4-amine (CID: 75420). Visualisasi jaringan menggunakan Cytoscape, analisis interaksi protein melalui STRING, serta analisis gene ontology dan jalur persinyalan dengan SRPlot menunjukkan bahwa quercetin memiliki mekanisme molekuler spesifik pada kanker payudara. Quercetin menargetkan lima gen utama, yaitu BCL2, MAPK1, NFKB1, PARP1, dan JUN, melalui jalur apoptosis. Validasi molecular docking menggunakan Molegro Virtual Docker menunjukkan afinitas quercetin terhadap reseptor BCL2 (PDB ID: 2W3L), MAPK1 (PDB ID: 1A9U), NFKB1 (PDB ID: 4IDV), PARP1 (PDB ID: 7KK3), dan JUN (PDB ID: 1PMN). Quercetin juga memiliki afinitas dengan senyawa pembanding doksorubisin. Sehingga dapat disimpulkan bahwa ekstrak daun keinikir mengandung senyawa yang berpotensi dalam mengobati kanker payudara. Namun penelitian lebih lanjut berupa prediksi in vivo dan in vitro perlu dilakukan.

ABSTRACT

The prevalence of breast cancer continues to increase significantly in the last three decades, indicating the limited effectiveness and selectivity of current therapies. This study aims to explore the molecular mechanism of bioactive compounds from kenikir (Cosmos caudatus Kunth.) leaves in the treatment of breast cancer. The study used a pre-experimental design with a network pharmacology approach and molecular docking validation. Analyses were conducted on metabolite data from 96% ethanol extract of kenikir leaves obtained through UPLC-QToF-MS/MS. Prediction of physicochemical properties was carried out using five Lipinski parameters, toxicity tests based on LD50 values, and bioactivity analysis with PASS (Pa > 0.7). Compounds that passed the criteria were analysed for target genes using the GeneCards database and breast cancer target genes from DisGeNet. Venn diagram analysis identified three potential breast anticancer compounds namely quercetin (CID: 5280343), adenine (CID: 190), and 1H-pyrazolo(3,4-d)pyrimidin-4-amine (CID: 75420). Network visualization using Cytoscape, protein interaction analysis via STRING, as well as gene ontology and signaling pathway analysis with SRPlot, demonstrated that quercetin has a specific molecular mechanism against breast cancer. Quercetin targets five key genes: BCL2, MAPK1, NFKB1, PARP1, and JUN through the apoptosis pathway. Molecular docking validation using Molegro Virtual Docker showed quercetin’s binding affinity to the receptors BCL2 (PDB ID: 2W3L), MAPK1 (PDB ID: 1A9U), NFKB1 (PDB ID: 4IDV), PARP1 (PDB ID: 7KK3), and JUN (PDB ID: 1PMN). Quercetin also demonstrated affinity comparable to the reference compound, doxorubicin. In conclusion, Cosmos caudatus leaf extract contains bioactive compounds with potential in breast cancer treatment. However, further in vivo and in vitro studies are required to support these findings.

مستخلص البحث

ازدادت معدلات انتشار سرطان الثدي بشكل كبير خلال العقود الثلاثة الماضية، مما يدل على محدودية فعالية وانتقائية العلاجات الحالية. هدفت هذه الدراسة إلى استكشاف الآلية الجزيئية للمركبات الحيوية النشطة المستخلصة من أوراق الكنيكر (Cosmos caudatus Kunth.) في علاج سرطان الثدي. استخدم البحث تصميمًا شبه تجريبي مع منهجية الصيدلة الشبكية والتحقق عبر التجميع الجزيئي. أجري التحليل على بيانات المستقلبات المستخلصة بواسطة الإيثانول بتركيز 96% من أوراق الكنيكر باستخدام تقنية UPLC-QToF-MS/MS. وقد تنبأت الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمركبات عبر معايير ليبنسكي الخمسة، وأجريت اختبارات السمية بناءً على قيمة LD 50، بالإضافة إلى تحليل النشاط البيولوجي باستخدام PASS (Pa > 0.7). خضعت المركبات التي استوفت المعايير لتحليل الأهداف الجينية باستخدام قاعدة بيانات GeneCards، وتم تحديد الأهداف الجينية لسرطان الثدي من قاعدة بيانات DisGeNet. أظهر تحليل مخطط فين ثلاث مركبات ذات إمكانات مضادة لسرطان الثدي، وهي الكيرسيتين (CID: 5280343)، الأدينين (CID: 190)، و 1H-pyrazolo (3,4-d) pyrimidin-4-amine (CID: 75420). تمت عملية تصوير الشبكة باستخدام برنامج Cytoscape، وتحليل تفاعلات البروتين عبر قاعدة بيانات STRING، وتحليل مصطلحات الجينات والمسارات الإشارية باستخدام SRPlot. أظهرت النتائج أن للكيرسيتين آلية جزيئية محددة في سرطان الثدي، حيث استهدف خمس جينات رئيسية هي BCL2، وMAPK1، وNFKB1، وPARP1، وJUN، من خلال مسار الموت المبرمج (apoptosis). أكدت نتائج التجميع الجزيئي باستخدام Molegro Virtual Docker وجود ألفة بين الكيرسيتين ومستقبلات BCL2 (PDB ID: 2W3L)، وMAPK1 (PDB ID: 1A9U)، وNFKB1 (PDB ID: 4IDV)، وPARP1 (PDB ID: 7KK3)، وJUN (PDB ID: 1PMN). كما أظهرت ألفة الكيرسيتين بالمقارنة مع مركب الدوكسوروبيسين. بناء على ذلك، خلصت الدراسة إلى أن مستخلص أوراق الكنيكر يحتوي على مركبات ذات إمكانات علاجية لسرطان الثدي، لكن يلزم إجراء المزيد من الدراسات in vivo و in vitro.