CN111437359A - 一种含黄芪的中药组合物在调控胃癌免疫微环境中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含黄芪的中药组合物在调控胃癌免疫微环境中的应用,所述的中药组合物由如下组分构成:黄芪20份,女贞子12份,茯苓12份,猪苓12份,薏苡仁30份,枸杞子12份,半枝莲30份,藤梨根30份,莪术10份,八月札10份,红枣30份,炙甘草6份。发明提供的中药组合物,通过该方的益气补肾调节和调动机体防御体系,来改善CSC免疫抑制微环境,调控Notch信号通路,可以减少CSC的恶性转化,甚至使其中一部分休眠期CSC恢复其表型,向正常体细胞方向良性转化。
Description
技术领域
本发明涉及中药制剂的技术领域,具体涉及一种含黄芪的中药组合物在调控胃癌免疫微环境中的应用。
背景技术
胃癌是最常见的消化道恶性肿瘤之一,全球每年约有40%新发病例发生在中国[1],其发病率高居全身恶性肿瘤第二位,死亡率居第三位。随着多学科综合诊疗思路的普及和分子靶向治疗的介入,胃癌的治疗已取得了很大的进步,但总体五年生存率不超过20%,其中超过50%死于复发和转移[2]。因此,寻找安全有效的抗胃癌转移的方法和策略已成为研究的热点和难点。
众所周知,肿瘤转移是一个多基因调控、多靶点作用、多步骤促成的复杂过程。近年来大量临床研究及实验证据表明[3],肿瘤干细胞(cancer stem cell,CSC)的转移和归巢(homing)在肿瘤的复发转移过程中占据了非常重要的地位。CSC是恶性肿瘤组织中一小部分具有极强自我更新能力和不定向分化能力的细胞,这些细胞与分化较成熟的肿瘤细胞相比,其对传统治疗手段如放疗、化疗,甚至生物治疗更具抵抗力,是恶性肿瘤难以根治和复发转移的最终原因[4]。也就是说,只要体内残存有极小部分具有高致瘤性的CSC,就能诱发肿瘤复发和远处转移[5]。CSC标志物在胃癌组织中的表达量与其浸润深度和淋巴结受累程度成正相关,并且与预后有关[6-7]。Wakamatsu等[8]研究发现CSC标志物在胃癌弥漫型淋巴结转移灶的表达量显著高于原发肿瘤。
CSC发生转移,首先是CSC小生境(CSC niche)[9]内相关信号的刺激使一部分CSC发生上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),获得转移能力后脱离原发灶,进入周围血液循环或淋巴结。然后,它们感受化学趋化因子浓度梯度,进而在其指引下转移。一旦收到相应信号,它们就积极黏附于血管内皮组织,穿过血管壁,在趋化因子的作用下到达转移位点,植入预转移niche,以保护它们免受细胞凋亡,并允许它们扩大建立肿瘤转移灶,从而完成CSC归巢[10]。可见,CSC是恶性肿瘤形成、生长、转移、复发的根源,从图1中能更直观得了解其成因[11]。
CSC niche是CSC赖以生存的土壤,长期处于低氧、炎症与免疫抑制环境中,有利于维持CSC生物学特性的稳定性,与CSC增殖分化、浸润转移密切相关[12];其成分的改变可导致相关信号通路的激活,进而诱发CSC增殖、EMT,形成预转移niche,最终发生侵袭转移。CSCniche中聚集的大量细胞因子和免疫抑制细胞,是其发挥免疫监视逃逸效应的主体。转化生长因子-β(transforming growth factor-beta,TGF-β)是一种多功能调节多肽,能综合调控细胞增殖分化、粘附迁移、凋亡存活等多种生物功能[13]。TGF-β也是一类强效的免疫抑制细胞因子,人体中已确认存在3种亚型,即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3,其中尤以TGF-β1与恶性肿瘤的关系最为紧密[14]。TGF-β一方面直接发挥其免疫抑制效应,另一方面通过诱导调节性T细胞(Treg细胞)产生[15],造成Treg/Th失衡,降低NK细胞活性等途径加强免疫抑制,导致CSC niche处于严重的免疫抑制状态,有利于CSC逃避机体的免疫监视,并且上调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表达,增加新生血管生成,驱动EMT的发生,从而促进肿瘤的恶化和转移。CSC niche中炎症与缺氧的存在加快了这一进程,因而与其密切相关的生物因子如血管内皮生长因子受体-1(VEGFR-1)、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)、缺氧诱导因子1(hypoxia-inducible factors,HIF1)、趋化因子受体(C-X-C chemokine receptor type 4,CXCR4)也将是防治肿瘤转移的重点。
综上所述,CSC niche中免疫抑制微环境的形成为肿瘤转移提供了初始动力,为原发肿瘤和转移灶之间构建桥梁,同时也为抗肿瘤转移治疗提供了新的靶点(例如,Wnt、Notch等靶点)。因此,通过药物干预,调控CSC niche各组分变化,改善CSC免疫抑制微环境是防止肿瘤复发转移的有效途径。
目前,调控胃癌免疫微环境的药物研究开发,多为化学药,系从靶点的作用制剂出发,围绕药效构团对小分子化合物进行结构设计,靶向开发,乃基于西医理论;鲜见有中药。
在中医学上,胃癌属于“胃脘痛”、“反胃”、“心腹痞”、“伏梁”等病证范畴。胃为“水谷之海”,脾为气血生化之源,若胃失和降,脾失升清,则水谷不能化生精微,内聚则生痰湿,阻碍气机,气滞血瘀,痰瘀互结,乃成癥块。手术治疗仅起到减瘤去邪目的,并未从根本上解除患者气血、阴阳平衡及脏腑功能的失调,而化疗则更是伤阴耗气,伤及肾气。肾为先天之本,五脏之根,藏真气而寓元阳,一身之气摄纳于肾,肾气亏虚,封藏失职则五脏之气失于摄纳。正气不足则余邪逐渐强盛,如李中梓在《医宗必读》中说:“积之成也,正气不足,而后邪气踞之。”邪毒乘虚随经气或血脉流窜,客于脏腑,日久成积而导致胃癌的转移与复发。因此,脾肾亏虚是胃癌化疗术后转移和复发的主要原因。
黄芪主要含苷类、多糖、黄酮、氨基酸、微量元素等,具有益气健脾之功效;枸杞,甘平而润,性滋补,具有培补肾精之功效。目前,以黄芪、枸杞为主的中药复方制剂专利,主要起到了益气补肾的保健作用,如公开号为CN107890557A的中国发明专利。但,以黄芩、枸杞为主的中药组合物,能否利用其益气补肾的功效,调理胃癌术后患者的脾肾亏虚,调控患者体内的胃癌免疫微环境,尚未有文献报道,是本领域技术人员急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于,提供了一种含黄芪的中药组合物,可作为益气补肾方,用于调控胃癌免疫微环境,抑制胃癌CSC增殖分化及转移。
为实现上述发明目的,本发明的技术方案具体如下:
一种含黄芪的中药组合物在调控胃癌免疫微环境中的应用,其中,中药组合物由如下组分构成:黄芪20份,女贞子12份,茯苓12份,猪苓12份,薏苡仁30份,枸杞子12份,半枝莲30份,藤梨根30份,莪术10份,八月札10份,红枣30份,炙甘草6份。
前述的中药组合物中,黄芪、茯苓、猪苓、薏苡仁配伍用于益气健脾;女贞子、枸杞子配伍用于培补肾精;莪术、八月札、半枝莲、藤梨根配伍用于清热活血,解毒散结;红枣、炙甘草配伍用于补脾益胃,调和诸药。全方起益气补肾,扶正固本,祛邪败毒的功效。
优选的,前述的中药组合物通过作用于Notch信号通路来调控胃癌免疫微环境。
优选的,前述的中药组合物能够抑制胃癌免疫微环境中成分的增殖与转移。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
《素问·六节脏象论》提到:“肾者主蛰,封藏之本,精之处也”。肾藏精,精化气,气成形,肾中精气可以化生一身之气,与人体干细胞能化生全身细胞的功能不谋而合,而CSC是从成体干细胞突变分化而来。基于中医理论与细胞生物学的结合,本申请的发明人课题组,经大胆推测,设计创造性的实验,科学验证后发现:本发明提供的中药组合物,通过该方的益气补肾调节和调动机体防御体系,来改善CSC免疫抑制微环境,调控Notch信号通路,可以减少CSC的恶性转化,甚至使其中一部分休眠期CSC恢复其表型,向正常体细胞方向良性转化。
首先,本发明涉及的中药组合物进行了对干预前后胃癌CSC数量、形态结构及转移迁徙能力的影响因素考察实验,结果表明:①含药组干预后的SGC-7901细胞增殖能力降低,有显著的抑制效果;②与对照组相比,含药组对SGC-7901细胞侵袭抑制率有显著差异(P<0.01),正式其透膜迁移能力显著降低。
其次,本发明涉及的中药组合物进行了裸鼠胃癌移植瘤实验,结果表明:协同组与中药组、化疗药组相比,胃癌抑制率最高,转移率最低,有显著差异(P<0.05)。
最后,本发明涉及的中药组合物进行了胃癌免疫微环境的影响因素考察实验,结果表明:协同组荷瘤小鼠外周血TGF-β1表达量明显低于对照组(P<0.01),同时筛选到瘤体组织中VEGFR-1、OPN、HIF-1α表达下调(P<0.01),说明本发明涉及的中药组合物与一线化疗药在下调CSC niche肿瘤转移相关因子VEGFR-1、OPN、HIF-1α表达方面具有协同作用。
附图说明
图1为CSC是恶性肿瘤形成、生长、转移、复发的根源的成因图。
图2为各实验组CD44+EpCAM+标记流式细胞术检测结果图。
图3为透射电镜检测益气补肾方干预后SGC-7901胃癌CSC细胞超微结构图。
图4为各实验组透膜细胞染色结果图。
图5为小鼠活体生物示踪术观察肿瘤增殖转移情况图。
图6为各实验组裸鼠体重变化曲线图。
图7为裸鼠胃癌转移情况图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例,对本发明的技术方案做进一步的描述,但是本发明的保护范围包括但并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1、本发明涉及的中药组合物处方及制备方法
中药组合物的处方,由如下原料及含量构成:
黄芪20g,女贞子12g,茯苓12g,猪苓12g,薏苡仁30g,枸杞子12g,半枝莲30g,藤梨根30g,莪术10g,八月札10g,红枣30g,炙甘草6g组成,原料均购于华东医药股份有限公司。
该中药组合物的制备方法,具体如下:
将处方量的原料置于砂锅中,加相当药材量5倍的冷水浸泡1h,煮沸30min,再加3倍量水继续煎煮20min,过滤,合并2次滤液,将煎得的水煎液采用旋转蒸发仪浓缩后,加入酒精调节乙醇浓度到70%,沉淀过夜后离心去沉淀,制备成每毫升含生药3g的水煎剂(即3g/mL,调整pH值7.0~7.2,分装,4℃保存备用。
实施例2、本发明处方对胃癌CSC数量、形态结构及转移能力的影响
选择人胃癌细胞株SGC-7901,购于中国科学院细胞库。实验动物:SD大鼠40只,5~6周龄,雄性,SPF级,体质量(200±20)g,由浙江中医药大学动物实验中心提供。
将40只SD大鼠随机分为如下几组:空白对照组、阳性对照组和按实施例1方法制得的中药组,中药组给予30g/kg生药灌胃,每日1次,连续7日;空白对照组给予0.9%生理盐水,剂量0.5ml/只,每日1次,连续7日。末次给药1h后腹腔注射麻醉,无菌条件下腹主动脉采血,静置1h,3000r/min离心15min后取上清液,同组血清混合,经过56℃灭活30min,0.22μm微孔滤膜过滤除菌,获得含药血清及空白血清。无菌条件下分装后,保存于-20℃条件下备用。
阴性对照组:将SGC-7901细胞接种于RPMI1640培养液中,在37℃、5%CO2培养箱中培养,常规传代培养。
空白对照组:在常规培养条件下,待细胞进入对数期后,用10%对照组空白血清干预24h、48h、72h。
中药组:细胞培养方法与阴性对照组、空白对照组相同,分别用5%(低浓度组)、10%(中浓度组)、15%(高浓度组)含药血清干预24h、48h、72h。
(1)对SGC-7901CSC表面标记物的影响
取状态良好、处于对数生长期的SGC-7901细胞,用0.25%胰酶消化5~10min,吸管反复吹打使之尽可能呈单细胞悬液。在常规培养基中分别加入终浓度为5μg/ml,10μg/ml,15μg/ml,20μg/ml,25μg/ml 5-Fu共培养富集胃癌CSC。24h后将细胞消化离心,重悬于含2.5%FBS的PBS缓冲液中。按照推荐的稀释度加入CD44单克隆抗体和EpCAM单克隆抗体,不加抗体组作为空白对照,单染CD44和单染EpCAM用于流式细胞仪调节补偿参数,室温避光孵育30min,用含2.5%FBS的PBS液洗涤两遍,含1%多聚甲醛的PBS液固定,用FACSCalibur流式细胞仪测定CD44+EpCAM+干细胞比例。确定最佳5-Fu浓度后,取对数期细胞,该浓度5-Fu共培养24h后,分别加入各组药物继续干预24h,重复上述操作进行CSC比例测定。
浓度梯度为5-25μg/ml的5-Fu均能一定程度上提升CD44+EpCAM+比例。与阴性对照组比较,15μg/ml、20μg/ml、25μg/ml组CD44+EpCAM+比例显著增加,差异有统计学意义(P<0.05)。其中浓度为20μg/ml效果最佳,提示富集CSC成功。此干预方法即为模型对照组。见表1。
注:与阴性对照组比较,*P<0.05。
各组细胞干预后,实验结果表明:与模型对照组相比,空白对照组及各浓度益气补肾方组CD44+EpCAM+比例均有下调,其中高、中浓度组CD44+EpCAM+比例均小于1%,与模型对照组相比,差异有显著统计学意义(P<0.01)。表明本发明处方能下调SGC-7901中胃癌CSC比例。见图2。
(2)对胃癌CSC细胞形态结构的影响
实验分组为阴性对照组、模型对照组和中药组。后两组在常规培养条件下加入5-Fu及内皮细胞,处于对数生长期时,分别用5%空白血清和含药血清干预24h。取上述培养细胞,其中一半用2.5%戊二醛固定24h,PBS漂洗,锇酸固定2h,乙醇梯度脱水,环氧树脂包埋剂渗透,70℃加热,超薄切片,醋酸双氧铀及柠檬酸铅染色,采用透射电镜观察CSC细胞形态;另一半中加入含肌动蛋白抗体及DCFH-DA(10μM)的PBS100μl,37℃避光孵育30min,弃PBS,PBS洗涤3次以充分除去未进入细胞的DCFH-DA,采用激光共聚焦检测CSC细胞骨架结构肌动蛋白荧光强度。
本研究中,透射电镜检测结果显示:与阴性对照组正常培养的SGC-7901胃癌细胞相比,模型对照组胃癌CSC细胞核很大,基本没有细胞质,细胞膜没有突起。中药组干预后,SGC-7901细胞膜突起明显增多,细胞质增多,胞浆内出现空泡样,呈现出非干细胞样改变。见图3。
由此可见,本发明处方对胃癌CSC的细胞形态和内在超微结构都有明显的改变,从而干扰和破坏胃癌CSC行使其侵袭转移的功能。
(3)对SGC-7901细胞增殖生长的影响
取对数生长期的细胞,胰酶消化离心后,按每孔100μL细胞混悬液(2000个细胞)接种于96孔培养板中,待细胞单层铺满孔底(贴壁)后,各实验组分别加入100μL条件培养液。空白对照组用10%空白血清干预24h、48h、72h,中药组分别用5%(低浓度组)、10%(中浓度组)、15%(高浓度组)含药血清干预24h、48h、72h。吸弃上清液,加入新鲜培养液200μL后,每孔再加入20μL MTT溶液(5mg/mL,即0.5%MTT),继续培养4h。吸弃上清,每孔加入150μL二甲基亚砜,在摇床上低速振荡10min,使甲臜(Formazan)结晶充分溶解。在酶标仪上选择490nm波长测定各孔吸光值(即OD值),记录实验结果。细胞增殖抑制率(inhibition ratio,IR):抑制率(%)=[1-(实验组各复孔平均OD值-空白对照组平均OD值)/(细胞对照组平均OD值-空白对照组平均OD值)]×100%。以上实验重复3次。
实验结果:空白对照组与阴性对照组各个时间的细胞增殖数(OD值)均无明显差异(P>0.05)。不同浓度的中药组含药血清作用于SGC-7901细胞48h、72h后,对胃癌细胞的增殖生长均有抑制作用。并且与时间、剂量呈正相关,随着给药浓度的提高和给药时间的延长,细胞增殖抑制率均显著高于同时期阴性对照组及空白对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。表明本发明处方能显著抑制SGC-7901细胞增殖生长。见表2。
注:与阴性对照组比较,*P<0.05。
(4)对SGC-7901细胞迁徙能力的影响
Matrigel胶铺胶,取出transwell小室,放入24孔板中。每孔已有600μL含有血清的培养基。分别取各组干预后细胞,胰酶消化,PBS清洗后用无血清的培养基重悬细胞,稀释至2×105个细胞·mL-1。在小室上层加入细胞悬液400μL。放入细胞培养箱培养8h后取出小室,用棉签擦去微孔滤膜内侧未穿过的细胞。固定液固定2min,纯水清洗后,再用苏木精染色5min,纯水清洗,最后用伊红染色10s,吹水清洗,棉签擦干。显微镜下取左右上下中共10个视野,拍照,细胞计数后取平均值。
实验结果显示,空白对照组与阴性对照组比较,透膜细胞数无明显差异(P>0.05)。与阴性对照组比较,不同浓度的中药组透膜细胞数显著降低,迁移能力受明显抑制,差异有显著统计学意义(P<0.01)。表明本发明处方能显著抑制SGC-7901细胞侵袭转移。见图4、表3。
注:与阴性对照组比较,*P<0.01。
实施例3、本发明处方对胃癌CSC增殖分化及转移能力的影响
将人胃癌细胞株SGC-7901进行荧光素酶标记(上海吉凯基因公司协助完成),构建稳定表达荧光素酶的细胞株SGC-7901-luc,用于后续裸鼠成像系统实时监测移植瘤及远处转移灶。实验动物:裸鼠120只,5-6周龄,雄性,由浙江中医药大学动物实验中心提供。
除阴性对照组外,将造模成功的80只裸鼠随机分为4组,即模型对照组、本发明处方组(中药组)、化疗药5-氟尿嘧啶组(5-Fu组)、本发明处方+化疗药5-Fu组(协同组),每组各20只。药物干预:①阴性对照组:每只每次灌胃0.9%生理盐水0.4ml/20g,1次/d。②模型对照组:每只每次灌胃0.9%生理盐水0.4ml/20g,1次/d。③5-Fu组:每只每次腹腔注射5-Fu0.4ml(按20mg/kg),每周2次。④中药组:每只每次灌胃本发明处方药液0.4ml/20g,1次/d。⑤协同组:每只每次灌胃本发明处方药液0.4ml/20g,1次/d,同时每只每次腹腔注射5-Fu0.4ml(20mg/kg),每周2次。药物干预6周后,将荷瘤裸鼠脱颈处死,迅速剖腹剥离瘤块,用于Western blot及RT-PCR法检测。
裸鼠原位接种1周后,活体成像系统可捕捉到接种部位的生物发光信息,且光强度随接种细胞天数的增多而逐渐增强。治疗后各组间比较,模型对照组光强度最强,其次是阴性对照组,协同组最弱(见图5)。
药物干预6周后,去瘤体重从高到低依次为中药组、协同组、阴性对照组、5-Fu组、模型对照组,其中5-Fu组及模型对照组裸鼠体重降低最为显著,差异有统计学意义(P<0.05)。裸鼠瘤重从高到低依次为阴性对照组、模型对照组、中药组、5-Fu组、协同组,各组裸鼠瘤重与模型对照组比较,差异具有统计学意义(P<0.05);中药组抑瘤率为21.36%,5-Fu组抑瘤率为26.80%,协同组抑瘤率为32.62%(见图6,表4)。
注:与阴性对照组比较*P<0.05;与模型对照组比较#P<0.05;与5-Fu组比较▲P<0.05
其中,阴性对照组可见肝脏转移6例,淋巴结转移4例,肠系膜转移3例,腹壁转移5例,纵隔转移3例,肺部转移1例,总转移率100%;模型对照组可见肝脏转移8例,淋巴结转移3例,肠系膜转移4例,腹壁转移4例,纵隔转移6例,肺部转移2例,总转移率100%;5-Fu组可见肝脏转移4例,淋巴结转移2例,肠系膜转移1例,腹壁转移1例,纵隔转移2例,总转移率50%;中药组可见肝脏转移6例,淋巴结转移4例,肠系膜转移3例,腹壁转移5例,纵隔转移3例,肺部转移1例,总转移率60%;协同组可见肝脏转移3例,淋巴结转移1例,肠系膜转移1例,腹壁转移1例,总转移率30%。差异有统计学意义(P<0.05)。
(见图7、表5)。
表5各组裸鼠不同部位远处转移结果比较(n=20)
注:与模型对照组比较#P<0.05;与5-Fu组比较▲P<0.05。
实施例4、本发明处方胃癌CSC niche成分及免疫抑制微环境的影响
(1)ELISA法检测各组血清TGF-β1表达水平
取上述冻存的裸鼠血清,采用ELISA双抗体夹心法检测细胞因子TGF-β1表达水平,具体操作按照ELISA试剂盒提供的说明书进行,在多功能全波长酶标仪(Thermo公司)450nm处读取数据。
ELISA实验结果发现,各实验组中,阴性对照组与模型对照组TGF-β1含量较高,两组组间差异无统计学意义(P>0.05)。与模型对照组比较,5-Fu组、中药组及协同组血清中TGF-β1含量均有降低,差异有统计学意义(P<0.05)。中药组与5-Fu组TGF-β1含量无明显差异(P>0.05)。协同组TGF-β1含量最低,与模型对照组比较,差异有显著统计学意义(P<0.01),与中药组与5-Fu组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。见表6。
注:与模型对照组比较,#P<0.05,##P<0.01。
(2)ELISA法检测瘤体TGF-β1、OPN、VEGFR-1、HIF-1α、CXCR4表达
分别取各组瘤体组织,匀浆,采用ELISA双抗体夹心法检测瘤体TGF-β1、OPN、VEGFR-1、HIF-1α、CXCR4含量。具体操作按照ELISA试剂盒提供的说明书进行,在多功能全波长酶标仪上选择450nm波长测定数据,记录实验结果。
结果显示:模型对照组瘤体内,TGF-β1含量较阴性对照组升高,差异有统计学意义(P<0.05),VEGFR-1、OPN、HIF-1α、CXCR4含量两组间差异均无统计学意义(P>0.05)。5-Fu组、中药组、协同组瘤体内TGF-β1、VEGFR-1、OPN、HIF-1α、CXCR4含量均低于模型对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。中药组与5-Fu组各细胞因子含量均无明显差异(P>0.05)。协同组TGF-β1、VEGFR-1、OPN、HIF-1α、CXCR4含量进一步降低,与5-Fu组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。提示益气补肾方与5-Fu在下调CSC niche肿瘤转移相关因子TGF-β1、VEGFR-1、OPN、HIF-1α、CXCR4表达方面可能具有协同作用。见表7。
注:与阴性对照组比较,*P<0.05;与模型对照组比较,#P<0.05;与5-Fu组比较,▲P<0.05。
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Claims (3)
1.一种含黄芪的中药组合物在调控胃癌免疫微环境中的应用,其特征在于,所述的中药组合物由如下组分构成:黄芪20份,女贞子12份,茯苓12份,猪苓12份,薏苡仁30份,枸杞子12份,半枝莲30份,藤梨根30份,莪术10份,八月札10份,红枣30份,炙甘草6份。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述的中药组合物通过作用于Notch信号通路来调控胃癌免疫微环境。
3.根据权利要求1或2所述的应用,其特征在于,所述的中药组合物能够抑制胃癌免疫微环境中成分的增殖与转移。
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