手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號(hào)：chem17
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
探索活性分子發(fā)揮效應(yīng)的 “神秘“ 機(jī)制_MedChemExpress(MCE 中國(guó))
當(dāng)找到有效的活性分子后......
這些分子的作用靶點(diǎn)是什么？
如何發(fā)揮它們的生物學(xué)效應(yīng)？
本期咱們一起探討藥物找靶的新策略，Let’s Go!
Section.01
藥物靶點(diǎn)的識(shí)別
明確藥物的臨床適用范圍是藥物發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，除此之外，闡明藥物的作用靶點(diǎn)也在疾病的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。
諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主 Paul Ehrlich 曾說過“corpora non agunt nisi fixate”—— 藥物不會(huì)發(fā)揮作用，除非它們被結(jié)合。《牛津生物化學(xué)與分子生物學(xué)詞典》將藥物靶點(diǎn)定義為與特定化合物相互作用并受其活性調(diào)節(jié)的生物實(shí)體，通常是蛋白質(zhì)或基因。
1. 在某種疾病的病理生理中有確鑿的作用，和/或能夠改變疾病進(jìn)程；
2. 在全身范圍內(nèi)的非均勻分布；
3. 有可用于評(píng)估成藥性的三維結(jié)構(gòu)；
4. 易于進(jìn)行“檢測(cè)”，便于高通量篩選；
5. 具有良好的毒性特征，可以通過表型數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)潛在的不良反應(yīng)；
6. 具有有利的知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP) 狀態(tài) (這一點(diǎn)主要與新藥研發(fā)公司相關(guān))。
新藥發(fā)現(xiàn)主要分為基于靶點(diǎn)的藥物發(fā)現(xiàn) (Target-based drug discovery, TDD) 和基于表型的藥物發(fā)現(xiàn) (Phenotypic drug discovery, PDD)。對(duì)于 PDD 來說，從大規(guī)?；衔镏泻Y選并驗(yàn)證得到活性分子后，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)并闡明其作用靶點(diǎn)更是至關(guān)重要！
藥物靶點(diǎn)識(shí)別的方法主要分為計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)找靶。
計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)通常利用數(shù)據(jù)挖掘、藥效團(tuán)模型匹配、正反分子對(duì)接技術(shù)和藥物-靶標(biāo)相似性算法等，識(shí)別小分子可能作用的靶點(diǎn)。下面是一些常用的靶標(biāo)預(yù)測(cè)網(wǎng)站，有需可參考喔~
表 1. 常用的靶標(biāo)預(yù)測(cè)網(wǎng)站。
雖然通過預(yù)測(cè)的方法能夠快速篩選出大量潛在靶點(diǎn)，但精準(zhǔn)度相對(duì)不高，而且通常無(wú)法定位到某種細(xì)胞或組織中。由于靶點(diǎn)可能在不同的細(xì)胞中表達(dá)水平不同或發(fā)揮不同的作用，這種缺乏細(xì)胞特異性的預(yù)測(cè)可能會(huì)導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段的失敗。
實(shí)驗(yàn)找靶則是通過具體的生物實(shí)驗(yàn)來篩選靶點(diǎn)，其底層邏輯一般是通過各種實(shí)驗(yàn)方法找到細(xì)胞或組織中能夠與藥物結(jié)合的潛在蛋白，而后通過結(jié)合層面和功能層面的雙重驗(yàn)證來確認(rèn)靶點(diǎn)在疾病中的作用以及藥物可以通過調(diào)節(jié)該靶點(diǎn)功能從而發(fā)揮藥效。這不僅能夠提高靶點(diǎn)篩選的準(zhǔn)確性，也為靶點(diǎn)選擇提供了更豐富的生物學(xué)背景，使得藥物研發(fā)更具針對(duì)性和有效性。
實(shí)驗(yàn)找靶常用的方法主要有 DARTS、SPR 和 Pulldown 技術(shù)等，且看小 M 為大家逐一介紹~
Section.02
DARTS 找靶技術(shù)
藥物親和反應(yīng)靶點(diǎn)穩(wěn)定性（Drug affinity responsive target stability, DARTS）的概念最初由 Brett Lomenick 等人于 2009 年提出，其基本原理是靶蛋白與小分子配體結(jié)合后穩(wěn)定性增加，可以增強(qiáng)靶蛋白對(duì)蛋白酶酶解作用的抗性，以此來進(jìn)行靶蛋白篩選，同時(shí)無(wú)需對(duì)小分子進(jìn)行修飾[2]。
DARTS 找靶的一般實(shí)驗(yàn)流程：
1. 蛋白庫(kù)的制備 (通常為目標(biāo)細(xì)胞或組織的蛋白裂解液)；
2. 蛋白裂解液與小分子共孵育；
3. 蛋白酶水解 (合適的蛋白酶濃度至關(guān)重要)；
4. 通過考馬斯亮藍(lán)染色或銀染等方法檢測(cè)對(duì)照組和加藥組蛋白的差異；
5. 目標(biāo)蛋白凝膠條帶收集；
6. 通過質(zhì)譜等方法對(duì)目標(biāo)蛋白進(jìn)行鑒定。
圖 1. 利用 DARTS 技術(shù)找靶的流程。
作者通過表型篩選及驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)藥物 desloratadine 在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中都能夠顯著抑制肝細(xì)胞癌 (HCC) 的生長(zhǎng)和增殖。為了探究 desloratadine 發(fā)揮抗癌生物活性的分子機(jī)制，作者通過 DARTS 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了 53 種潛在靶蛋白，并從中選擇了 5 種感興趣的蛋白質(zhì)修飾酶進(jìn)行進(jìn)一步研究。通過蛋白表達(dá)、Knockdown、細(xì)胞增殖、細(xì)胞侵襲和遷移以及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)等驗(yàn)證了 desloratadine 通過靶向 NMT1 蛋白調(diào)節(jié) HCC 的發(fā)展，利用 SPR 技術(shù)驗(yàn)證了 desloratadine 和 NMT1 蛋白的結(jié)合，通過分子對(duì)接、蛋白點(diǎn)突變聯(lián)合 SPR 技術(shù)找到了 desloratadine 和 NMT1 蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。
圖 2. 利用 DARTS 技術(shù)發(fā)現(xiàn) desloratadine 通過靶向 NMT1 蛋白調(diào)節(jié) HCC 的發(fā)展[3]。
Section.03
SPR 找靶技術(shù)
表面等離子共振 (Surface Plasmon Resonance, SPR) 是一種無(wú)標(biāo)記、實(shí)時(shí)檢測(cè)分子相互作用的技術(shù)。它基于表面等離子共振原理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分子在固體表面 (通常是金屬表面) 上的結(jié)合與解離過程。
雖然 SPR 實(shí)驗(yàn)通常用來檢測(cè)兩個(gè)分子之間的相互作用，但是 SPR 的這一特性也使其可以用于從復(fù)雜樣品中“垂釣”與藥物相互作用的分子。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，將藥物固定在芯片上，蛋白裂解液稀釋為不同濃度，采用多濃度上樣的方式，將不同濃度的裂解液與藥物互作，收集與小分子結(jié)合的蛋白并通過高分辨質(zhì)譜進(jìn)行鑒定，從而得到藥物的潛在靶蛋白。同時(shí)，SPR 技術(shù)也常用于靶蛋白與藥物的親和力驗(yàn)證。
圖 3. 利用 SPR 技術(shù)找靶的流程。
作者通過細(xì)胞活力、細(xì)胞凋亡等表型實(shí)驗(yàn)從 1,504 種 FDA 上市藥物中篩選并驗(yàn)證了 Lomitapide 對(duì)耐藥多發(fā)性骨髓瘤 (Multiple myeloma，MM) 細(xì)胞有很好的抗腫瘤活性，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也證實(shí) lomitapide 可以抑制 MM 的疾病進(jìn)程。
Section.04
SPIDER 鄰近標(biāo)記
Pull Down 技術(shù)
特異性糖基化作為標(biāo)識(shí)報(bào)告物 (Specific Pupylation as IDEntity Reporter, SPIDER) 是一種基于底物的鄰近標(biāo)記活性和鏈霉親和素 (SA)-生物素系統(tǒng)來識(shí)別蛋白質(zhì)-生物分子相互作用的方法。
圖 5. SPIDER 技術(shù)原理示意圖。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)找靶而言，針對(duì)藥物特點(diǎn)選擇合適的實(shí)驗(yàn)方案尤為重要，一起來看看上述 3 種藥物找靶技術(shù)各自的應(yīng)用范圍吧！
表 2. 不同藥物找靶技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。
那么有的小伙伴可能會(huì)問了，找到潛在結(jié)合蛋白之后，要如何驗(yàn)證這些靶點(diǎn)是否是疾病的靶點(diǎn)呢？活性分子又是否是通過某個(gè)靶點(diǎn)發(fā)揮藥效的呢？別著急，后續(xù)的驗(yàn)證方法小 M 也為你總結(jié)好了，噔噔噔噔~
表 3. 實(shí)驗(yàn)找靶后續(xù)驗(yàn)證方法舉例。
看了小 M 的介紹，大家現(xiàn)在有沒有一些找靶的思路了呢？MCE 藥物找靶平臺(tái)提供多種找靶技術(shù)，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)豐富的蛋白表達(dá)純化和分子互作研究平臺(tái)，可以為藥物潛在靶點(diǎn)的識(shí)別和驗(yàn)證提供全面和個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)方案。歡迎來和小 M 一起探討~
| 產(chǎn)品推薦 |
| 藥物找靶服務(wù) MCE 提供多種找靶技術(shù)，為藥物潛在靶點(diǎn)的識(shí)別和驗(yàn)證提供全面和個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)方案。 |
| SPR 檢測(cè)服務(wù) MCE 使用 Biacore 8K、Biacore 1K、Biacore T200 等儀器，可以進(jìn)行抗原-抗體、蛋白-蛋白、抗體-受體、核酸-蛋白、蛋白-小分子化合物等的親和力分析，能夠?yàn)榭蛻籼峁┒ㄖ频亩鄻有苑?wù)。 |
| 分子互作檢測(cè)服務(wù) MCE 擁有專業(yè)的分子互作檢測(cè)平臺(tái)，包括 SPR、BLI、ITC、MST 和 nanoDSF 等，可以快速評(píng)價(jià)分子間相互作用親和力，并提供基于親和力的藥物篩選服務(wù)。 |
[1] Isabella Gashaw, et al. What makes a good drug target?. Drug Discovery Today. 2012.S24-S30.
[2] Lomenick B, et al. Target identification using drug affinity responsive target stability (DARTS). Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106(51):21984-21989.
[3] Tan, XP., et al. Blockade of NMT1 enzymatic activity inhibits N-myristoylation of VILIP3 protein and suppresses liver cancer progression. Sig Transduct Target Ther 8, 14 (2023).
[4] Honghao Zhang, et al.Targeting PARP14 with lomitapide suppresses drug resistance through the activation of DRP1-induced mitophagy in multiple myeloma. Cancer Letters.2024.
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
采購(gòu)中心