受體藥物篩選技術(shù)的研究進(jìn)展

(河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2012級生物工程 河北保定 071002)

受體藥物篩選技術(shù)是利用從人體中的某些器官或者組織中分離出來的細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)受體以及克隆受體作為模型,在體外準(zhǔn)確尋找新藥的技術(shù)。這些受體主要是嵌入細(xì)胞膜的脂蛋白或者糖蛋白,與受體相結(jié)合的藥物可能是受體的激動劑,也可能是起阻斷作用的拮抗劑。應(yīng)用受體篩選法或配體結(jié)合篩選法來檢測各種受體激動劑或拮抗劑類藥物是近年興起的新技術(shù)[1]。

1 受體藥物篩選技術(shù)的原理及篩選過程

受體藥物篩選過程主要分為三個階段[2]:首先,從大量化合物進(jìn)行初步篩選,可以顯示出哪一類化合物為合適的配體,反映出化合物與靶受體之間能否特異性結(jié)合。然后,通過實(shí)驗(yàn)選擇初步篩選中可以與受體結(jié)合的具有結(jié)合活性化合物的最適濃度、一半抑制濃度和解離常數(shù),驗(yàn)證它的作用強(qiáng)弱,與現(xiàn)有相同作用功效的藥物相比較,決定能否進(jìn)行特異性篩選。最后,對化合物進(jìn)行特異性篩選,根據(jù)受體和活性化合物的相互結(jié)合情況,確定活性化合物的應(yīng)用療效,從而從大量的先導(dǎo)化合物中進(jìn)一步篩選出作用效果好、藥用動力學(xué)理想的化合物。

2 受體藥物篩選的模式

2.1基于轉(zhuǎn)錄的細(xì)胞內(nèi)受體配基篩選

這種篩選方法是以克隆得到的大量、高純度人細(xì)胞內(nèi)受體和與之相互作用的DNA序列專一性識別反應(yīng)為基礎(chǔ),通過載體共轉(zhuǎn)染能表達(dá)的細(xì)胞內(nèi)受體和相關(guān)的報(bào)告基因來進(jìn)行篩選。配基將需要表達(dá)的受體激活,然后受體識別相應(yīng)的DNA序列,誘導(dǎo)相應(yīng)報(bào)告基因的表達(dá)。這種方法適多適用于細(xì)胞內(nèi)可以與受體直接作用的受體激動劑和拮抗劑的篩選。例如,熒光素酶報(bào)告基因系統(tǒng)是以熒光素(luciferin)為底物來檢測螢火蟲熒光素酶(fireflyluciferase)活性的一種報(bào)告系統(tǒng)。熒光素酶催化luciferin氧化成oxyluciferin,在luciferin氧化過程中,會發(fā)出生物熒光,可以直接觀察受體—配體特異性結(jié)合反應(yīng)的發(fā)生。

2.2基于轉(zhuǎn)錄的細(xì)胞因子受體配基的篩選

轉(zhuǎn)錄激活蛋白(STAT)與其相應(yīng)的結(jié)合序列(SBE)相互識別,可以誘導(dǎo)相應(yīng)的基因表達(dá),在細(xì)胞因子受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用,根據(jù)以上作用機(jī)制,把結(jié)合序列與報(bào)告基因連接在一起,再導(dǎo)入相關(guān)細(xì)胞因子受體存在的細(xì)胞中,可以建立起一種與細(xì)胞因子受體結(jié)合的激動劑和拮抗劑的篩選方法。

2.3利用黑色素細(xì)胞篩選G蛋白偶聯(lián)受體配基

研究表明,非洲爪蟾的色素細(xì)胞中含有黑素體,經(jīng)腺苷酸環(huán)化酶和磷脂酶C作用,分散成黑色素,從而使細(xì)胞變黑。G蛋白偶聯(lián)受體可以激活這兩種酶類,使細(xì)胞呈現(xiàn)黑色。但是如果激活抑制腺苷酸環(huán)化酶的受體,就可以聚集黑色素,使細(xì)胞變亮,通過微量化的比色法可以檢測上述變化。我們可以利用色素細(xì)胞的這種特性,建立G蛋白偶聯(lián)受體配基的篩選技術(shù),用于一些G蛋白偶聯(lián)受體激動劑或者拮抗劑的篩選。

2.4利用重組可溶性受體和同位素標(biāo)記配基的藥物篩選

傳統(tǒng)的受體藥物篩選一般是利用活體細(xì)胞來制備膜受體,通過受體與配基特異性結(jié)合,然后對其進(jìn)行分離、提取,這種方法操作難度大,價(jià)格昂貴,在實(shí)際應(yīng)用中受到了很大程度的限制。而利用重組可溶性受體和同位素標(biāo)記配基的藥物篩選方法靈敏度高,專一性好,并且克服了細(xì)胞的篩選受到有機(jī)試劑最大濃度限制和干擾細(xì)胞物質(zhì)存在的缺點(diǎn),篩選效率大大提高。其基本原理是利用重組可溶性P55 TNF一α受體蛋白將培養(yǎng)板包被起來,然后用同位素標(biāo)記的35I一TNF一α進(jìn)行受體—配基反應(yīng),洗去35I一TNF一α,在γ計(jì)數(shù)儀上測量放射性,從而在NATCHEM庫中篩選出天然的受體拮抗劑。

2.5利用重組可溶性受體和肽庫篩選小分子模擬肽

利用重組可溶性受體和肽庫篩選小分子模擬肽方法是將重組可溶性受體蛋白通過與抗體共固定在微量滴定板上,然后用噬菌體表面展示技術(shù)建立的多肽庫進(jìn)行篩選,確定可以與受體高度親和的多肽結(jié)構(gòu),再通過先導(dǎo)物結(jié)構(gòu)改造方法合成類似物、同源物或衍生物等,從中篩選出治療效果好的化合物。

3 受體藥物篩選技術(shù)展望

受體藥物篩選技術(shù)是新藥研發(fā)的重要方法,有著其他藥物篩選方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn):首先,它經(jīng)濟(jì)、迅速,可以在短時(shí)間內(nèi)快速檢測多種化合物,提高了藥物篩選的效率,其次,靈敏度高、特異性強(qiáng),通過受體與配基德特異性結(jié)合來篩選藥物,可以準(zhǔn)確找到需要的藥物,再者,這種方法的最終篩選結(jié)果將沒有治療活性的化合物剔除,只留下有藥理活性的物質(zhì),方便后續(xù)操作,同時(shí),這種方法是體外實(shí)驗(yàn),沒有動物實(shí)驗(yàn)中的體內(nèi)生物屏障,減少誤差,并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可信度高,結(jié)果可靠。

目前,受體藥物篩選的相關(guān)技術(shù)研究已經(jīng)有了較大的進(jìn)展。已有文獻(xiàn)報(bào)道,利用基因重組工程菌—大腸桿菌(E.Coli)成功表達(dá)大鼠的DNA聚合酶β,為后期篩選DNA聚合酶的抑制劑提供了大量的受體。上海醫(yī)藥工業(yè)研究院采用基因重組手段,建立了酵母雙雜交系統(tǒng),篩選到了用于治療胰島素敏感性差的糖尿病病人的新藥[3]。以上這些研究進(jìn)展都為以受體藥物篩選技術(shù)為基礎(chǔ)的藥物篩選模型提供了更加堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。受體藥物篩選技術(shù)應(yīng)用受體與配基特異性結(jié)合的原理,高效、準(zhǔn)確的篩選出有治療效果的化合物,大大提高了新藥研發(fā)工作的效率和水平,值得在藥物篩選過程中進(jìn)行推廣。

[1]王瑜,呂尚軍.新興的受體技術(shù)與新藥篩選.上海醫(yī)藥,24(7):315-317.

[2]呂秋軍,高月.受體藥物篩選研究進(jìn)展.中國藥學(xué)雜志,1999,34(1):6-8.

[3]朱寶泉.基因工程技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用及進(jìn)展.中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,1997,28(2):56-58.