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化合物活性测试筛选-体外测试

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化合物活性测试筛选指的是采用适当的方法,对可能作为化合物使用的物质(采样)进行生物活性、药理作用及药用价值的评估过程。
现在化合物筛选方法基本都是在20世纪50年代逐步发展起来的。20世纪50年代化合物发现主要是依靠细胞和动物模型,一般是表型筛选。由于对酶和酶动力学研究的不断深入,基于组织/器官的表型筛选得到了迅速发展。在这个阶段数以百计的酶被发现和纯化,成为重要的化合物发现分子靶点。20世纪70年代,酶动力学的方法学研究被延伸应用到受体药理学,受体药理学逐渐成为化合物发现的热点研究领域。20世纪80年代后期,分子生物学和基因组学的发展开启了基于分子靶点的化合物发现时代。重组DNA技术和重组蛋白质等技术方法的应用,建立了大量基于化合物作用靶点的筛选模型,可利用细胞株或生物分子的相互作用筛选庞大的化合物库。20世纪90年代,随着生命科学的发展和生物技术的进步,基于靶点的化合物发现模式逐渐取代了传统的基于化合物化学结构的发现模式,成为现代创新化合物研发的主流模式。也就是,我们能够基于某个分子靶点进行高通量筛选,可以获得小分子和靶蛋白的复合晶体结构。这些技术取得了很大的成功,今天仍然在不断丰富和发展当中。
一、体外实验
体外筛选,可以总体分为靶点水平与细胞水平。
1.1 靶点水平
1.1.1 酶
以酶为作用靶的高通量筛选方法,绝大多数是直接检测酶活性。具体方法根据酶的不同而不同,主要有基于放射性的方法和基于比色、荧光的方法两大类。
筛选作用于酶的化合物,主要是观察化合物对酶活性的影响,由于化合物与酶的相互作用也是分子间的结合,也可以采用与靶点结合的方法进行检测。但是要根据酶的特点来决定。检测酶活性的方法很多,酶的反应底物、产物都可用作检测指标,并可由此确定酶反应速度。
蛋白激酶的生化检测方法有2种不同的分类:
按照检测目标分类或者按照检测的方法学进行分类。
按照检测目标,可以分为检测ATP的消耗量、检测ADP的生成量、检测多肽底物以及检测激酶本身;
而按照检测的方法学分类,则有同位素标记分析法、质谱、核磁共振、反相高效液相色谱、毛细管电泳、生化检测方法等诸多手段。
虽然上述方法早已经见诸报道并被广泛应用,然而,现在最经常使用的还是放射性同位素标记ATP,荧光标记(包括荧光偏振\荧光共轭能量转移\时间分辨荧光以及化学发光等)检测方法。这些方法均以微孔板作为载体,具有试剂消耗量低,检测速度快,通量高的优点,成为较普遍应用的一些蛋白激酶检测方法。
1.1.2 受体
以受体为作用靶的高通量筛选方法,包括检测功能反应、第二信使生成和标记配体与受体相互作用等不同类型。检测功能反应的优点是易于区分激动剂和拮抗剂。经典的功能检测方法通量低,而引入基于重组技术的报告基因检测方法极大地提高了筛选通量,既高效且节省成本。
1.1.3 离子通道
离子通道功能检测依赖于对其介导的微小电流的测量,因技术手段的限制,化合物筛选通量较低成为离子通道化合物发现的瓶颈和关键步骤。研究离子通道功能的最直接方法是用膜片钳技术直接测定通过离子通道的电流或测量细胞膜电位的变化.膜片钳技术是利用一个玻璃微吸管电极完成膜片或全细胞电位的监测、钳制和膜电流的记录,通过观测膜电流的变化来分析通道个体或群体的分子活动、探讨离子通道特性。
1.1.4 核酸
以核酸为靶点主要基于当含芘的氨基甙类似物结合于RNA时,芘的荧光被淬灭的原理。在96孔板上,将芘碳酰巴龙霉素(PCP),RNA结构配成溶液后加入有受试化合物的板孔中,用荧光读板器考察荧光恢复的程度。
1.2细胞水平
细胞整体水平的筛选主要是采用鉴定杀死癌症细胞或外源性病原体包括细菌、真菌、原虫和寄生虫来筛选化合物。不同细胞活力测定法的分析试验原理涉及线粒体活性,细胞代谢或伴随活或死亡细胞酶活性。通过相对于细胞表型变化发现许多疾病特征,例如形态学变化,或在蛋白转运,表达,活性,或功能中差别。
基于细胞表型分析常进行三种类型,是细胞活力测定法,细胞信号通路分析,和疾病相关表型分析。根据细胞单一的生理反应进程可以将细胞的功能学检测方法分为4大类:
1、以细胞整体为研究对象,测定化合物作用后的最终响应情况,测定候选化合物引起细胞整理水平的变化,如细胞状态检测、分泌物检测等。
所采用的方法比较丰富多样,以整个细胞为对象测定细胞的增殖或者死亡(MTT、CCK-8、CTG、Alarmablue、ATP测定,LDH测定),细胞的蛋白组或者基因组变化(流式测定周期凋亡),细胞的转移迁移能力变化(划痕,侵袭,transwell实验),细胞分泌物的测定如PBMC细胞的TNF和IL定量测定(ELISA,TR-FRET)。
2、接收信号通路中的初始变化,测定候选化合物引起靶点蛋白最初的变化,最常见的是候选化合物和位于细胞膜上的靶点受体的结合,或者阻断靶点受体和天然配体的结合,如靶点蛋白结合
所采用的方法主要是Cell-Based Elisa、流式细胞术进行测定候选化合物-受体偶联物。
3、接收信号通路中信号放大变化,测定信号转导过程中信号通路中关键生物标志物的浓度,如第二信使或者激酶测定。例如GPCR(G-蛋白偶联受体)激活过程中第二信使cAMP, DAG, IP3(TR-FRET,ELISA)和 Ca+2 (FLIPR)的测定;关键效应蛋白磷酸化等修饰的浓度(TR-FRET,WB);关键酶酶浓度的测定;动力学转运过程的测定(内化)等。
所采用的方法主要是TR-FRET,ELISA、ATP检测。
4、分析信号通路分析转录情况,测定引起细胞应答的转录和翻译水平的变化
对引起细胞应答的转录和翻译水平的测定。采用实时荧光定量PCR技术对转录RNA水平的测定;采用在启动子后面插入外源的报告基因测定转录因子的活性。
所采用的方法主要是PCR。


1楼2019-10-14 14:38回复