研究背景
肝细胞癌(HCC)是全球第三大癌症相关死因，超过70%的患者初诊时已失去根治性手术机会，需依赖经动脉化疗栓塞(TACE)及分子靶向治疗等非手术手段。然而，肿瘤异质性导致相同临床分期的患者对药物治疗反应差异显著，部分患者易发生原发耐药、获得性耐药或治疗后快速复发，这已成为改善晚期HCC患者预后的核心临床挑战。
葡萄糖调节蛋白75(GRP75)，是驱动HCC恶性进展和耐药异质性的关键分子靶点。既往研究证实，GRP75通过诱导上皮-间质转化(EMT)、促进血管侵袭转移及介导多种治疗耐受等途径参与HCC发生发展。然而，GRP75的评估传统上依赖侵入性病理活检，在晚期患者中应用受限;且其基因突变率极低，基因检测价值有限。因此，开发无创、精准的GRP75蛋白水平早期评估方法，并探索针对性干预策略，成为亟待解决的临床问题。
2025年2月18日，国际外科学领域权威期刊International Journal of Surgery在线发表了一篇题为"Intelligent Identification and Targeted Intervention of Grp75-Caused Drug Resistant Hepatocellular Carcinoma, a Study Based on Radiomics, Machine Learning, And Molecular Pharmacology"的文章，该研究由南京医科大学、湖州大学附属第一医院等多家机构联合完成。该研究创新性地整合人工智能(AI)驱动的影像组学技术与网络药理学方法，构建了基于术前影像的GRP75相关预后风险分层系统，并筛选出中药单体黄芩苷(baicalin)作为GRP75靶向干预剂，为耐药HCC的精准诊疗提供了全新范式。
研究方法
本研究是一项多中心回顾性队列研究，旨在构建基于影像组学和人工智能算法的无创识别系统，以准确筛选GRP75高表达相关的耐药肝细胞癌患者，并探索靶向GRP75的中药单体干预策略。2018年至2024年间，三家医疗中心(中心一、中心二、中心三)共纳入接受TACE联合索拉非尼治疗的术后复发肝细胞癌患者。根据GRP75免疫组化评分及中位生存期，患者被分为三组：高GRP75表达且预后不良组(HGPP，76例)、低GRP75表达且预后良好组(LGGP，37例)、GRP75表达与预后无显著相关性组(NCGP，52例，包括高表达但预后良好及低表达但预后不良的患者)。
双机器学习模型框架被采用：模型一从总体人群中筛选HGPP患者，模型二在剩余个体中筛选LGGP患者。中心一和中心二的队列作为模型开发集，按8:2比例随机分为训练集和测试集;中心三及癌症影像档案库数据分别作为独立外部验证集1(33例)和验证集2(28例)。训练集采用边界SMOTE技术进行数据增强，用于特征选择、模型构建及超参数调优;测试集和外部验证集严格排除于上述流程，仅用于性能评估。
影像组学特征提取方面，1688个特征被初步提取，经组内相关系数(ICC>0.7)质量控制后保留1120个，再通过t检验、Spearman相关分析及LASSO回归进行四阶段筛选，最终模型一和模型二分别纳入13个和11个特征。五种机器学习算法(Logistic回归、随机森林、决策树、K近邻、支持向量机)用于模型构建，AUC、准确度、F1分数、灵敏度及特异度等多指标被用于评估最优算法。
药物筛选环节，Coremine、TCMSP、ETCM、SymMap及Herb等数据库被系统挖掘，具有抗肝细胞癌潜力的中药丹参和柴胡被筛选出，分子对接和分子动力学模拟用于鉴定GRP75靶向单体，生物层干涉技术则用于验证结合亲和力。
研究结果
▌AI影像组学系统的构建与验证
基于影像组学的双模型识别系统成功建立。模型一采用随机森林算法，在训练集、测试集、外部验证集1和验证集2中的AUC分别为0.933、0.892、0.879和0.857;模型二采用支持向量机算法，相应AUC分别为0.971、0.969、0.905和0.872。决策曲线分析显示，两模型在20%-80%的阈值概率范围内均提供显著净获益;校准曲线Brier分数介于0.122-0.170之间，预测概率与实际概率高度一致。事后功效分析证实，在80%统计功效阈值下，两模型少数类样本量均满足稳健建模要求。
影像组学模态显著优于临床特征模态及联合模态，提示简单特征拼接可能引入信息冗余。SHAP分析提供了模型决策过程的可解释性：小波变换特征主要反映肿瘤内异质性，指数特征与特定强化特征相关，为影像特征赋予了生物学内涵。
▌黄芩苷的筛选与机制验证
通过多数据库联合筛选及分子对接-动力学模拟，黄芩苷(结合能ΔG=-5.24 kcal/mol)、亚油酸(ΔG=-3.53 kcal/mol)和油酸(ΔG=-2.67 kcal/mol)三个候选单体从17个共有活性成分中被鉴定。黄芩苷与GRP75的Arg107、Glu310和Lys314残基形成氢键，分子动力学模拟显示其复合物半径回转稳定，结合稳定性良好。生物层干涉技术测得黄芩苷与GRP75的平衡解离常数为71.4±6.5 μM，证实两者具有高亲和力结合。
机制研究表明，经典GRP75抑制剂MKT077通过竞争性占据GRP75的p53结合域发挥作用，而黄芩苷的结合位点与p53/MKT077区域无重叠，但与电压依赖性阴离子通道1的GRP75结合区域高度重叠，特别是关键残基Arg107附近。这提示黄芩苷通过干扰IP3R-GRP75-VDAC1复合物的形成或稳定性，调控内质网-线粒体偶联。
在HuH7^GRP75(GRP75稳定过表达，突变型TP53)和HepG2^MDR(多重耐药，野生型p53)细胞中，20 μM黄芩苷处理显著增强细胞对顺铂和索拉非尼的敏感性;然而，当GRP75被敲低后，黄芩苷的增敏效应基本消失。在HepG2^MDR细胞中，MKT077亦显示耐药逆转能力且依赖于GRP75，但在HuH7^GRP75细胞(突变型p53)中未观察到该效应，证实黄芩苷的耐药逆转作用主要依赖于GRP75靶向抑制，且机制不同于经典的GRP75-野生型p53信号通路。
透射电镜显示，黄芩苷使线粒体相关内质网膜距离从约40 nm增加至约95 nm，破坏了其稳定性。钙成像实验表明，黄芩苷导致内质网Ca²⁺潴留(增加约1.8倍)而线粒体Ca²⁺减少(降低约40%)，阻碍了Ca²⁺从内质网向线粒体的有效转运。免疫印迹法显示，黄芩苷降低LC3B表达，增加p62蛋白表达，表明其抑制了GRP75调控的线粒体自噬。
▌体内疗效与安全性验证
在HuH7^GRP75裸鼠移植瘤模型中，黄芩苷(20 mg/kg/d灌胃)联合顺铂(4 mg/kg腹腔注射，每3天)或索拉非尼(60 mg/kg灌胃，每3天)治疗21天后，肿瘤体积较单药组显著缩小(P<0.05)。免疫组化显示，黄芩苷处理组GRP75表达显著降低;免疫印迹法证实黄芩苷有效降低LC3B表达、增加p62表达。血清肝肾功能指标(ALT、AST、GGT、ALP、肌酐、尿素氮)及肝肾脏组织病理学评估显示，黄芩苷单药组与对照组相比无显著异常，表明该剂量下黄芩苷无明显肝肾毒性。
总结
本研究将影像组学-AI技术与网络药理学深度整合，实现了从“看不见”的分子异质性到“看得见”的影像特征的跨越;同时发现黄芩苷通过破坏MAM结构而非调控p53发挥耐药逆转作用，这一p53非依赖性机制为突变型p53的HCC患者(约占HCC的30%-50%)提供了新的治疗选择。
该研究为耐药肝细胞癌患者带来了三重获益：首先，无创AI影像组学系统可在术前准确识别GRP75高表达相关的预后不良患者，避免了对晚期患者进行侵入性活检的风险，为临床决策提供了客观、可重复的风险分层工具;其次，黄芩苷作为天然来源的中药单体，具有良好的安全性，在有效逆转多药耐药的同时未增加毒副作用;第三，“精准筛选-靶向干预”的完整转化研究框架被建立，为GRP75介导的耐药肝细胞癌患者提供了从诊断到治疗的个体化管理新策略，有望优化现有分层诊疗体系。
参考文献
WANG Z, ZHU J, WANG Z,et al. Intelligent identification and targeted intervention of GRP75-caused drug resistant hepatocellular carcinoma, a study based on radiomics, machine learning, and molecular pharmacology[J]. Int J Surg,2026.DOI:10.1097/JS9.0000000000004913.
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作者提示：健康医疗分享，仅供参考
研究背景
肝细胞癌(HCC)是全球第三大癌症相关死因，超过70%的患者初诊时已失去根治性手术机会，需依赖经动脉化疗栓塞(TACE)及分子靶向治疗等非手术手段。然而，肿瘤异质性导致相同临床分期的患者对药物治疗反应差异显著，部分患者易发生原发耐药、获得性耐药或治疗后快速复发，这已成为改善晚期HCC患者预后的核心临床挑战。
葡萄糖调节蛋白75(GRP75)，是驱动HCC恶性进展和耐药异质性的关键分子靶点。既往研究证实，GRP75通过诱导上皮-间质转化(EMT)、促进血管侵袭转移及介导多种治疗耐受等途径参与HCC发生发展。然而，GRP75的评估传统上依赖侵入性病理活检，在晚期患者中应用受限;且其基因突变率极低，基因检测价值有限。因此，开发无创、精准的GRP75蛋白水平早期评估方法，并探索针对性干预策略，成为亟待解决的临床问题。
2025年2月18日，国际外科学领域权威期刊International Journal of Surgery在线发表了一篇题为"Intelligent Identification and Targeted Intervention of Grp75-Caused Drug Resistant Hepatocellular Carcinoma, a Study Based on Radiomics, Machine Learning, And Molecular Pharmacology"的文章，该研究由南京医科大学、湖州大学附属第一医院等多家机构联合完成。该研究创新性地整合人工智能(AI)驱动的影像组学技术与网络药理学方法，构建了基于术前影像的GRP75相关预后风险分层系统，并筛选出中药单体黄芩苷(baicalin)作为GRP75靶向干预剂，为耐药HCC的精准诊疗提供了全新范式。
研究方法
本研究是一项多中心回顾性队列研究，旨在构建基于影像组学和人工智能算法的无创识别系统，以准确筛选GRP75高表达相关的耐药肝细胞癌患者，并探索靶向GRP75的中药单体干预策略。2018年至2024年间，三家医疗中心(中心一、中心二、中心三)共纳入接受TACE联合索拉非尼治疗的术后复发肝细胞癌患者。根据GRP75免疫组化评分及中位生存期，患者被分为三组：高GRP75表达且预后不良组(HGPP，76例)、低GRP75表达且预后良好组(LGGP，37例)、GRP75表达与预后无显著相关性组(NCGP，52例，包括高表达但预后良好及低表达但预后不良的患者)。
双机器学习模型框架被采用：模型一从总体人群中筛选HGPP患者，模型二在剩余个体中筛选LGGP患者。中心一和中心二的队列作为模型开发集，按8:2比例随机分为训练集和测试集;中心三及癌症影像档案库数据分别作为独立外部验证集1(33例)和验证集2(28例)。训练集采用边界SMOTE技术进行数据增强，用于特征选择、模型构建及超参数调优;测试集和外部验证集严格排除于上述流程，仅用于性能评估。
影像组学特征提取方面，1688个特征被初步提取，经组内相关系数(ICC>0.7)质量控制后保留1120个，再通过t检验、Spearman相关分析及LASSO回归进行四阶段筛选，最终模型一和模型二分别纳入13个和11个特征。五种机器学习算法(Logistic回归、随机森林、决策树、K近邻、支持向量机)用于模型构建，AUC、准确度、F1分数、灵敏度及特异度等多指标被用于评估最优算法。
药物筛选环节，Coremine、TCMSP、ETCM、SymMap及Herb等数据库被系统挖掘，具有抗肝细胞癌潜力的中药丹参和柴胡被筛选出，分子对接和分子动力学模拟用于鉴定GRP75靶向单体，生物层干涉技术则用于验证结合亲和力。
研究结果
▌AI影像组学系统的构建与验证
基于影像组学的双模型识别系统成功建立。模型一采用随机森林算法，在训练集、测试集、外部验证集1和验证集2中的AUC分别为0.933、0.892、0.879和0.857;模型二采用支持向量机算法，相应AUC分别为0.971、0.969、0.905和0.872。决策曲线分析显示，两模型在20%-80%的阈值概率范围内均提供显著净获益;校准曲线Brier分数介于0.122-0.170之间，预测概率与实际概率高度一致。事后功效分析证实，在80%统计功效阈值下，两模型少数类样本量均满足稳健建模要求。
影像组学模态显著优于临床特征模态及联合模态，提示简单特征拼接可能引入信息冗余。SHAP分析提供了模型决策过程的可解释性：小波变换特征主要反映肿瘤内异质性，指数特征与特定强化特征相关，为影像特征赋予了生物学内涵。
▌黄芩苷的筛选与机制验证
通过多数据库联合筛选及分子对接-动力学模拟，黄芩苷(结合能ΔG=-5.24 kcal/mol)、亚油酸(ΔG=-3.53 kcal/mol)和油酸(ΔG=-2.67 kcal/mol)三个候选单体从17个共有活性成分中被鉴定。黄芩苷与GRP75的Arg107、Glu310和Lys314残基形成氢键，分子动力学模拟显示其复合物半径回转稳定，结合稳定性良好。生物层干涉技术测得黄芩苷与GRP75的平衡解离常数为71.4±6.5 μM，证实两者具有高亲和力结合。
机制研究表明，经典GRP75抑制剂MKT077通过竞争性占据GRP75的p53结合域发挥作用，而黄芩苷的结合位点与p53/MKT077区域无重叠，但与电压依赖性阴离子通道1的GRP75结合区域高度重叠，特别是关键残基Arg107附近。这提示黄芩苷通过干扰IP3R-GRP75-VDAC1复合物的形成或稳定性，调控内质网-线粒体偶联。
在HuH7^GRP75(GRP75稳定过表达，突变型TP53)和HepG2^MDR(多重耐药，野生型p53)细胞中，20 μM黄芩苷处理显著增强细胞对顺铂和索拉非尼的敏感性;然而，当GRP75被敲低后，黄芩苷的增敏效应基本消失。在HepG2^MDR细胞中，MKT077亦显示耐药逆转能力且依赖于GRP75，但在HuH7^GRP75细胞(突变型p53)中未观察到该效应，证实黄芩苷的耐药逆转作用主要依赖于GRP75靶向抑制，且机制不同于经典的GRP75-野生型p53信号通路。
透射电镜显示，黄芩苷使线粒体相关内质网膜距离从约40 nm增加至约95 nm，破坏了其稳定性。钙成像实验表明，黄芩苷导致内质网Ca²⁺潴留(增加约1.8倍)而线粒体Ca²⁺减少(降低约40%)，阻碍了Ca²⁺从内质网向线粒体的有效转运。免疫印迹法显示，黄芩苷降低LC3B表达，增加p62蛋白表达，表明其抑制了GRP75调控的线粒体自噬。
▌体内疗效与安全性验证
在HuH7^GRP75裸鼠移植瘤模型中，黄芩苷(20 mg/kg/d灌胃)联合顺铂(4 mg/kg腹腔注射，每3天)或索拉非尼(60 mg/kg灌胃，每3天)治疗21天后，肿瘤体积较单药组显著缩小(P<0.05)。免疫组化显示，黄芩苷处理组GRP75表达显著降低;免疫印迹法证实黄芩苷有效降低LC3B表达、增加p62表达。血清肝肾功能指标(ALT、AST、GGT、ALP、肌酐、尿素氮)及肝肾脏组织病理学评估显示，黄芩苷单药组与对照组相比无显著异常，表明该剂量下黄芩苷无明显肝肾毒性。
总结
本研究将影像组学-AI技术与网络药理学深度整合，实现了从“看不见”的分子异质性到“看得见”的影像特征的跨越;同时发现黄芩苷通过破坏MAM结构而非调控p53发挥耐药逆转作用，这一p53非依赖性机制为突变型p53的HCC患者(约占HCC的30%-50%)提供了新的治疗选择。
该研究为耐药肝细胞癌患者带来了三重获益：首先，无创AI影像组学系统可在术前准确识别GRP75高表达相关的预后不良患者，避免了对晚期患者进行侵入性活检的风险，为临床决策提供了客观、可重复的风险分层工具;其次，黄芩苷作为天然来源的中药单体，具有良好的安全性，在有效逆转多药耐药的同时未增加毒副作用;第三，“精准筛选-靶向干预”的完整转化研究框架被建立，为GRP75介导的耐药肝细胞癌患者提供了从诊断到治疗的个体化管理新策略，有望优化现有分层诊疗体系。
参考文献
WANG Z, ZHU J, WANG Z,et al. Intelligent identification and targeted intervention of GRP75-caused drug resistant hepatocellular carcinoma, a study based on radiomics, machine learning, and molecular pharmacology[J]. Int J Surg,2026.DOI:10.1097/JS9.0000000000004913.
ldquo;医学论坛网”发布医学领域研究成果和解读，供专业人员科研参考，不作为诊疗标准，使用需根据具体情况评估。
作者提示：健康医疗分享，仅供参考
