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藥物篩選無論在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域或是藥物開發(fā)領(lǐng)域都是十分重要的環(huán)節(jié),在這個(gè)過程中篩選得到靶向特定靶點(diǎn)的高生理活性的化合物無疑是至關(guān)重要的。
現(xiàn)如今繁多的化合物種類和日漸增加的新靶點(diǎn),都指向了高通量藥物篩選的必要性,而無論是使用較為傳統(tǒng)的ELISA,還是通過FRET、HTRF等方法,都可以通過高通量藥物篩選平臺(tái)SpectraMax Paradigm進(jìn)行檢測(cè),一次性完成6、24、96、384乃至1536/3456孔板的檢測(cè),極大地提高了實(shí)驗(yàn)效率和準(zhǔn)確性,能夠更好地滿足實(shí)際實(shí)驗(yàn)中藥物篩選需要。無論是發(fā)表在Cell上,篩選靶向TLS抗腫瘤藥物的研究,還是在novel coronavirus大流行背景下,對(duì)靶向novel coronavirus主蛋白酶的antiviral drug的篩選,或者是在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)H2O2水平的需求,都可以通過SpectraMax Paradigm這一臺(tái)儀器完成,下文將具體就相關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、結(jié)果與具體實(shí)驗(yàn)流程展開介紹。
1. A Small Molecule Targeting Mutagenic Translesion Synthesis Improves Chemotherapy Cell 66.850
在腫瘤治療領(lǐng)域當(dāng)中,傳統(tǒng)的通過損傷DNA的方式殺傷腫瘤細(xì)胞的化學(xué)療法一直具有無法取代的地位。而在這種治療之下,細(xì)胞可以通過跨損傷合成(TLS)這個(gè)過程利用專門化的DNA聚合酶從而繞開DNA損傷的區(qū)域,以犧牲DNA保真度為代價(jià)促進(jìn)細(xì)胞存活。而此篇文章的重大意義在于通過篩選找到了這樣一種可以靶向TLS過程的小分子抑制劑JH-RE-06,可以阻止誘變POLζ的募集來破壞誘變TLS,并且通過后續(xù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到cis-platinum、JH-RE-06可雙藥聯(lián)合相較于cis-platinum的單藥化療來說對(duì)小鼠的耐藥腫瘤模型上顯示出更顯著的腫瘤抑制作用,并且可以降低由于化療所引起的繼發(fā)性腫瘤的可能性,從而降低傳統(tǒng)化學(xué)治療的副作用。
在化合物的篩選步驟中應(yīng)用到了ELISA實(shí)驗(yàn)。在 ELISA 實(shí)驗(yàn)(Figure 1A)中,將純化后共表達(dá)REV3肽鏈的 His8-REV7固定在 Ni2+-NTA 包被的孔中,并通過辣根過氧化物酶(HRP)耦聯(lián)的抗FLAG抗體檢測(cè)其在小分子抑制劑存在情況下結(jié)合FLAG標(biāo)記的cREV1 CTD的能力。作者選擇TMB作為底物,反應(yīng)結(jié)束后通過使用高通量藥物篩選平臺(tái)SpectraMax Paradigm檢測(cè)450nm處的吸光度來尋找可以和REV1 CTD-REV7相互作用的小分子。
在這個(gè)過程中,作者從LOPAC 文庫和PRESTWICK 文庫中篩選了1萬個(gè)結(jié)構(gòu)不同的化合物,也在KCB(Korea Chemical Bank)化合物庫中篩選了具有代表性的化合物。最終鑒定得到JH-RE-06,可以10mM濃度下有效地抑制REV1-REV7相互作用,作為后續(xù)的研究對(duì)象[1]。
FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer,熒光共振能量轉(zhuǎn)移) 基于非輻射的能量躍遷。將一個(gè)蛋白上耦聯(lián)供體(donor),另一個(gè)蛋白上耦聯(lián)受體(acceptor),以下圖為例即供體為CFP,受體為YFP。當(dāng)兩個(gè)蛋白間距離較遠(yuǎn)時(shí),CFP可以在433nm波長(zhǎng)的熒光激發(fā)下發(fā)射475nm波長(zhǎng)的熒光,而YFP不被激發(fā);只有當(dāng)供體和受體靠近時(shí),即兩個(gè)蛋白之間存在相互作用時(shí),可以發(fā)生FRET,使得YFP被激發(fā),產(chǎn)生波長(zhǎng)為530nm的熒光。可以應(yīng)用于細(xì)胞內(nèi)分子間相互作用、細(xì)胞膜受體蛋白之間相互作用等研究。而使用高通量藥物篩選平臺(tái)SpectraMax Paradigm的FI卡盒(Fluorescence Intensity)可以同時(shí)完成對(duì)雙熒光信號(hào)的檢測(cè),檢測(cè)速度更快且結(jié)果更準(zhǔn)確,不受光源強(qiáng)度、電壓等變化的影響。
2. Both Boceprevir and GC376 ef?caciously inhibit SARS-CoV-2 by targeting its main protease Nature communications 17.694
中國科學(xué)院微生物研究所齊建勛課題組在Nature Communications上發(fā)表的研究證實(shí)丙肝藥物博賽潑維(Boceprevir)和GC376(臨床前期藥物,針對(duì)貓傳染性腹膜炎病毒的抑制劑)可以通過靶向novel coronavirus的主蛋白酶(main protease,Mpro)起到病毒抑制作用。
novel coronavirus的主蛋白酶在病毒多聚蛋白的加工和成熟過程中起到重要作用,也因此是研發(fā)治療novel coronavirus藥物的重要靶點(diǎn)。首先,作者發(fā)現(xiàn)了novel coronavirusMpro與其他冠狀病毒Mpro之間的同源性,因此選擇了靶向不同病毒蛋白酶和蛋白酶體的18種化合物進(jìn)行進(jìn)一步篩選(Table 1)。
進(jìn)一步作者通過在單一濃度下,在體外進(jìn)行FRET實(shí)驗(yàn)對(duì)這些化合物進(jìn)行篩選(Figure 1 a, b)。最終發(fā)現(xiàn)有兩種抑制劑,即Boceprevir 和GC376,可以很好地抑制酶活性。RFU值(relative ?uorescence units)是在37度的條件下,激發(fā)波長(zhǎng)為360nm,發(fā)射波長(zhǎng)為490nm,使用高通量藥物篩選平臺(tái)SpectraMax Paradigm檢測(cè)1小時(shí)得到[2]。
3. Involvement of NADPH oxidase 1 in UVB-induced cell signaling and cytotoxicity in human keratinocytes Biochem Biophys Rep. 3.322
Glady, Azela等人在這篇文章中試圖探究UVB-誘導(dǎo)的活性氧的來源和作用,最終得出結(jié)論:Nox-1介導(dǎo)的ROS的產(chǎn)生,是UBV通過p38激活和炎性細(xì)胞因子生成所導(dǎo)致的細(xì)胞毒性和炎癥所必須的,所以,作者認(rèn)為Nox-1可以作為UVB接觸后所產(chǎn)生的細(xì)胞毒性和炎癥的一個(gè)可能的治療靶點(diǎn)。
在實(shí)驗(yàn)的過程中作者需要對(duì)細(xì)胞內(nèi)的H2O2水平進(jìn)行檢測(cè),主要通過向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)染H2O2敏感性探針pHyPer cDNA質(zhì)粒,在完成穩(wěn)轉(zhuǎn)株的構(gòu)建后通過使用高通量藥物篩選平臺(tái)SpectraMax Paradigm對(duì)細(xì)胞熒光進(jìn)行檢測(cè),YFP與CFP激發(fā)波長(zhǎng)的比值用來衡量細(xì)胞內(nèi)H2O2的水平[3]。
作者通過對(duì)Nox1的敲除發(fā)現(xiàn)可以抑制UVB誘導(dǎo)的即時(shí)或遲發(fā)的細(xì)胞內(nèi)H2O2水平的升高,可以看出Nox1-siRNA組在UVB處理0.5h、3h和10h時(shí),YFPex/CFPex的比值顯著低于對(duì)照組(Figure 1G)。
高通量藥物篩選平臺(tái)SpectraMax Paradigm
高通量藥物篩選平臺(tái)SpectraMax Paradigm可以進(jìn)行光吸收、熒光、時(shí)間分辨熒光(包括 HTRF)、熒光偏振、AlphaScreen、AlphaLISA 以及化學(xué)發(fā)光的檢測(cè)。檢測(cè)卡盒式的模塊化設(shè)計(jì),不僅可以滿足目前檢測(cè)的需求,還可以根據(jù)未來應(yīng)用需求靈活的進(jìn)行升級(jí),通過插入新功能檢測(cè)卡盒,僅需要短短幾分鐘完成對(duì)讀板機(jī)的升級(jí),是您藥物篩選的得力助手。
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