AlphaScreen技术在高通量筛选研究的现况分析
高通量筛选技术在抗病毒药物发现中的应用
高通量筛选技术在抗病毒药物发现中的应用病毒感染是人类面临的一个重要健康问题,尤其在病毒性疾病大流行的时期,预防和治疗病毒感染变得尤为重要。
病毒感染的治疗主要使用抗病毒药物,然而传统的药物筛选方式存在着许多的局限性和缺陷,而高通量筛选技术正是解决这些问题的利器之一。
高通量筛选技术是在大量的化合物中高效地筛选出具有特定活性的化合物的一种现代技术。
在药物发现中,该技术能够帮助研究人员快速高效地筛选出合适的药物候选化合物。
在抗病毒药物领域中,高通量筛选技术广泛应用于筛选具有抗病毒作用的化合物,从而寻找新的抗病毒药物。
其中,最重要的一点是对该技术的理解和运用。
高通量筛选技术的优势高通量筛选技术相较于传统的药物筛选技术,在抗病毒药物发现中有着更明显的优势。
首先,该技术能够高效地进行药物筛选。
传统的药物筛选需要人工筛选和鉴定,耗时长且效率低。
而高通量筛选技术具有较高的筛选效率,能够同时筛选大量的化合物,从而大大提高了筛选的效率和准确率。
其次,高通量筛选技术可以应用于多种不同类型的病毒。
病毒的种类非常多,不同的病毒在感染机理等方面均有所不同。
高通量筛选技术可以通过改变筛选条件来满足不同种类的病毒。
除此之外,高通量筛选技术可以提供更准确的数据。
该技术利用大量的机器和仪器进行数据采集和分析,相比传统的观察和实验数据更可靠。
高通量筛选技术的应用高通量筛选技术在抗病毒药物发现中的应用是多方面的,下面主要讨论其中的几个方面。
1. 通过高通量筛选技术来发现新的药物靶点。
病毒感染的机制比较复杂,有的药物靶点容易破坏,而有的则比较难以被有效破坏。
高通量筛选技术可以通过对体内或体外的病毒和宿主细胞的化合物筛选,快速发现新的药物靶点从而研发出新的药物。
2. 高通量筛选技术在药物库的筛选中的应用高通量筛选技术可以较快地筛选出药物库中具有活性的化合物,从而在寻找新的抗病毒药物的过程中可以快速排除或者确认一些已有的化合物。
3. 高通量筛选技术在了解化合物的作用机理和毒性中的应用高通量筛选技术可以通过对病毒与化合物的相互作用进行观察和分析,进行数据挖掘,以了解化合物是否具有良好的安全性和应用前景,避免在实际应用中出现一些不可预知的不良反应和风险。
高通量测序技术发展趋势与应用前景展望
高通量测序技术发展趋势与应用前景展望摘要:高通量测序技术已经在生物学研究和医学诊断中发挥了重要作用。
本文将探讨该技术的发展趋势,并展望其在未来的应用前景。
1. 引言高通量测序技术(Next-Generation Sequencing, NGS)是一项革命性的生物学手段,能够快速、准确地测序DNA和RNA。
自2005年以来,NGS技术的发展迅速,其成本不断下降,测序速度不断提高,使得高通量测序广泛应用于基因组学、转录组学和表观基因组学等领域。
2. 发展趋势(1)单分子测序技术的发展:第三代单分子测序技术的出现,如PacBio和Nanopore,使得测序更加快速和准确。
这些技术消除了传统测序中的扩增和文库构建步骤,减少了测序过程中的错误率,使得单个分子可被直接测序,从而提高了测序的准确性和准确率。
(2)微流控芯片技术的发展:微流控芯片技术结合了微流体和生物芯片技术,实现了对DNA或RNA的高通量、高效率、低成本测序。
这种技术具有样本量少、速度快和精度高等优点,将成为未来NGS技术的重要趋势之一。
(3)元基因组学的兴起:元基因组学研究关注微生物群落的组成和功能,利用高通量测序技术进行微生物群落的测序分析。
NGS技术使得我们能够对海洋、土壤、肠道等环境中的微生物群落进行整体测序,从而揭示微生物群落的多样性、功能和生态系统中的相互作用。
(4)单细胞测序技术的突破:传统的测序技术无法对单个细胞进行测序,但通过发展单细胞测序技术,我们可以揭示细胞之间的异质性和突变情况。
目前,单细胞测序技术已经实现了单个细胞的全基因组测序、转录组测序和表观基因组测序,为了解肿瘤发展和免疫系统等研究提供了重要手段。
3. 应用前景(1)生物学研究:高通量测序技术在生物学研究中发挥了重要作用,帮助我们理解复杂生物体的基因组结构、功能和调控机制。
未来,该技术将继续为生物学领域的前沿科研提供强有力的工具,在疾病机制和基因治疗等方面发挥重要作用。
参加学术讲座的心得体会范文
参加学术讲座的心得体会范文学术类讲座一般由某个院系或研究机构主办,邀请的嘉宾多为该领域的知名专家,而讲座的主题也会围绕领域内某一具体问题进行。
下面是搜集的参加学术讲座的心得体会范文,希望对你有所帮助。
参加学术讲座的心得体会(1)5月24日,下午两点到五点半,我,杜少轩和孙明湖三人参加了由Molecular Devices (MD)公司举办的药物研发前沿技术的学术讲座。
此次讲座在中国就只在沈阳(第一站),天津,武汉和南京四座城市举办,我有幸从网上得到消息,报了名,把握住了机会,地点在凯宾斯基饭店北京厅。
整体来说,收益匪浅,讲座分为三个方面 1.药物的高通量筛选,主要是GPCR,ion channel 和kinase三种受体为靶位点筛选药物,细致介绍了药物作用的机理,牵涉到《细胞生物学》的知识很多,大部分没听明白 2.高内涵技术(HCS)详细讲解了一般方法流程:Sample-Images-Images Analysis-HCS,这方面就更是云里雾里了3.荧光检测技术,这项技术应用广泛,详细介绍了HTRF ,alphascreen 技术(特点是高波长光激发低波长光)和荧光偏振(主要是SNP检测技术,讲的很好,听得很明白),主要涉及到的是《仪器分析》课程的知识,还有很多没听懂。
总的来说,能有机会参加这样的学术讲座,我非常兴奋,尽管讲的东西很深,大部分没怎么听懂。
想谈一下我个人对像这样的学术报告的感想:在大学就经常关注学校的学术报告,这种报告大都是业内精英们的最新研究成果,对我们这些热爱生物研究的学子来说,这是了解生物某一领域的最好的方式,我并不否认通过多读专业书籍的方式学习,但要想了解最新的某一领域的研究技术或方法,我推荐的就只有多听学术讲座或报告。
这样能让你开阔眼界和思维,对于你所不熟悉的研究领域,在报告上现学,一定要和其他领域联系起来,多思考,多提问,不要怕提出特别幼稚的问题而放弃与专家的交流,那样你会失去很多学习的机会。
高通量药物筛选现代检测技术研究进展_郑枫
中国科学 : 化学 2010年第 40卷第 6期 : 599 ~ 610 SCIENTIA SINICAChimica www. scichina. com chem. scichina. com 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS评述高通量药物筛选现代检测技术研究进展郑枫 *, 刘文英 , 吴峥药品质量与安全预警教育部重点实验室 ; 中国药科大学药物分析教研室 , 南京210009*通讯作者 , E-mail: cpu_analyst@126. com收稿日期 : 2010-02-08; 接受日期 : 2010-03-05摘要高通量药物筛选是发现创新药物的重要技术途径 . 高通量筛选结果必须通过适当的检测方法才能反映出来 , 检测技术是实现高通量药物筛选的基础 . 本文综述了近年来有关光学分析、色谱分析、热分析、电化学分析、质谱、核磁共振等现代检测技术在高通量药物筛选研究中的进展 . 关键词高通量药物筛选现代检测技术1 引言当今的药物合成研究领域利用组合化学结合计算机辅助技术的模式 , 大大加速了候选药物的合成速度 , 急剧增加了合成化合物的数目 , 加上中药本身蕴含的庞大天然化合物库 , 药物活性筛选的速度与规模成为制约新药研发的瓶颈环节 , 因此对高通量药物筛选 (high throughput screening, HTS的研究愈显重要 [1~3].高通量药物筛选技术是以分子水平和细胞水平的实验方法为基础 , 采用自动化操作系统执行实验过程 , 以灵敏快速的检测仪器采集实验数据 , 再通过计算机对实验获得的数据进行分析处理 . 由于高通量药物筛选模型中分子、细胞水平上的相互作用 , 只有采用适当的检测方法才能以可视化的形式反映出来 , 因此高通量的检测方法是实现 HTS 的关键技术之一 [4]. 本文综述了 HTS 中现代检测技术的研究进展 , 主要涵盖光学分析、色谱分析、热分析、电化学分析、质谱、核磁共振等分析检测技术 .2 光学检测技术在 HTS 中最常见的筛选方式是以微孔板作为反应载体 , 将样品和生物活性分子均匀分布 , 形成混合状态的均相筛选法 (homogeneous screening assay[5]. 这种筛选方式如果要实现原位检测 , 则筛选系统本身必须含有理想的检测信号 , 用于评价样品的作用强弱 , 而且检测系统能与微孔板反应载体兼容 , 易于实现筛选操作的自动化 . 光学检测信号在这方面体现出了特殊优势 , 以微孔板为基础的高通量光学检测系统可以追溯到最初的酶标仪 , 现在的高通量检测仪器兼容的微孔板密度已经由最初的 96孔增加到 384孔 , 部分仪器甚至可以使用 1536孔板进行测量 , 大幅度提高了筛选通量 [6]. 光学检测技术也由单一的紫外 -可见光检测扩大到化学发光检测、荧光检测和各种光学传感技术 , 为高通量检测开辟了较广泛的应用领域 .2. 1 紫外 -可见光检测技术紫外 -可见光检测技术是酶抑制剂的高通量药物筛选中应用最为广泛的检测手段之一 [7], 主要检测形式是通过酶促反应产物的光吸收强度来测定酶活力 , 进而评价不同抑制剂的抑制程度 . 柳军等 [8]建立了筛选降糖药物的糖原磷酸化酶 (GPa抑制剂高通量筛选模型 , 依据磷酸化酶水解糖原后生成的磷酸根与钼酸铵 /孔雀绿反应的产物在 655 nm处有特异性吸收的性质 . Jimsheena等 [9]建立的血管紧张素 1转换酶 (ACE抑制剂 HTS 方法 , 其检测原理是根据 ACE 酶郑枫等 : 高通量药物筛选现代检测技术研究进展600解底物后生成的马尿酸在 410 nm处有强吸收的这一特性 .2. 2 化学发光检测技术化学发光检测技术也在酶抑制剂筛选中得到了应用 , Guardigli等 [10]通过酶促反应产物硫胆碱的化学发光信号强度来评价乙酰胆碱酯酶 (AChE的活力 , 并据此原理建立了乙酰胆碱酯酶抑制剂的 HTS 方法 . 与紫外 -可见光检测技术相比 , 化学发光检测技术具有高灵敏度的优势 , 最近 Aljofan 等 [11]又将其成功地应用于抗新型脑炎病毒药物的高通量筛选中 .2. 3 荧光标记检测技术检测手段最为丰富多样者当属荧光检测技术 , 除常规的荧光强度检测(fluorimetry[12]外 , 基于荧光猝灭现象的荧光猝灭检测 (fluorescence quenching, FQ [13]、测量荧光分子受偏振光激发后发射光偏振程度的荧光偏振检测(fluorescence polarization, FP[14]、测量由荧光受体向荧光受体能量转移引起光强度变化的荧光共振能量转移检测 (fluorescence resonance energy transfer, FRET[15]和均相时间分辨荧光共振能量转移检测 (homogeneous time-resolved fluorescence resonance energy transfer, HTRF[16]等多种荧光检测技术均在高通量筛选中得到了应用 , 荧光检测技术适用范围也从酶抑制剂 [17, 18]筛选拓展到以受体[19, 20]、离子通道 [21]、细胞 [22]为靶点的高通量药物筛选 .荧光检测技术的缺陷在于可产生荧光的化合物仅为少数 , 对于缺乏荧光活性的筛选系统一般采用将荧光活性分子与筛选系统内分子键合标记 , 作为探针反映样品的作用情况 [23, 24]. 这种荧光标记检测技术灵活多样 , 极大地扩展了荧光检测技术的应用范围 , 使其成为 HTS 中应用最为活跃的检测手段之一 [25]. 2005年由国家重大科技专项“新药筛选平台研究”课题组建立的针对心血管系统药物靶点的HTS 平台 , 就是以荧光标记的荧光偏振检测技术为基础构建的 [26]. 但值得指出的是生物活性分子键合荧光标记分子后 , 也可能产生构象变化、活性结合位点的覆盖和空间阻碍等不利因素 , 造成生理活性被改变 [27]. 比较典型的一个例子是 : Howitz等 [28]根据荧光标记检测结果认为白藜芦醇等多酚抗氧化剂能有效激活去乙酰化酶 SIRT1, 但随后 Kaeberlein 等 [29]和 Borra 等 [30]的研究分别证实这种激活作用实际上依赖于检测所用荧光标记试剂 . 因此 , 研究者应对标记技术有可能造成 HTS 中出现假阳性或假阴性筛选结果的问题有足够的重视 .2. 4 邻近闪烁分析技术除了荧光标记技术 , 放射性同位素标记技术也在一些药物筛选模型上得到了应用 [31], 但该技术需要在检测前将游离的配体分子过滤分离 , 筛选通量受到一定限制 , 多结合一种称为邻近闪烁分析 (scintillation proximity assay, SPA的检测技术进行应用 . SPA技术主要采用一种键合有受体分子的荧光微球 , 当同位素标记的配体与受体分子结合时 , 放射性同位素分子与荧光微球之间的距离足够近 , 此时放射性同位素发射出的β粒子能够激发微球发射荧光 , 而游离的同位素标记配体与荧光微球距离较远 , 不能激发荧光 , 因此无需分离游离的和结合的标记配体 , 只要通过检测筛选系统的荧光强度变化就可以实现受体的亲和力筛选 . SPA技术灵敏度高 , 特异性强 , 已被广泛应用于以酶、蛋白受体为靶点的 HTS 中 [32, 33]. 由于放射性同位素的使用可能造成环境污染 , 近年来出现以光敏感剂取代放射性同位素激发荧光的 Alphascreen 筛选法 , 迅速在酶抑制剂 [34]及以细胞 [35]、 RNA [36]为靶点的高通量药物筛选中得到了广泛应用 . 这些技术在检测原理上都是以荧光检测为基础 , 在应用上也有颇多类似之处 , 比如 HTRF 法实际上可视为以镧系元素作为光敏感剂的 Alphascreen 筛选法 , 因此广义而言只是荧光标记检测技术的应用拓展 .2. 5 光学传感器技术鉴于光学标记检测技术存在着一些固有的缺陷 , 近年来具有非标记检测特征的光学传感器技术迅速成为高通量筛选检测技术研究中的“宠儿” [37]. 目前应用于药物筛选的光学传感器多是通过包被在传感器件敏感膜表面 (sensor substrate的生物识别分子 , 与筛选分子特异性结合时引起传感器件的光电物理特性(如光强 , 折射率或电阻等的变化 , 再通过适当的换能器转换为检测信号 , 从而定性、定量地检测样品的作用情况 (图 1 [38].光学传感检测技术特有的非标记优点 , 使得其中的代表性技术如表面等离子体共振 (surface plasmon resonance, SPR技术 [39]和反射光干涉 (reflectometric中国科学 : 化学 2010年第 40卷第 6期601图 1 光学传感器的检测原理示意图 [38]interference spectroscopy, RIFS[40]技术已在高通量筛选结果验证中发挥了重要作用 , 但与传统的光学检测器相比 , 光学传感器技术的仪器检测成本较高 , 限制了该技术的广泛应用 [41]. 比如传感器件用作能量转换中介时 , 一般需要高纯度的光学材料 , 如硅、光导纤维 , 并经过光刻、介质沉积、等离子蚀刻等程序进行修饰 ,价格不菲 ; 同时由于传感器件又作为筛选体系的高通量载体 , 这使得光学传感器筛选通量的成本异常高昂 , 因此 Cunningham 等 [42]开始研究易于增加筛选通量的传感器件如光子晶体 (photonic crystal, PC, 也有研究者转向价格较为低廉的基于光化学特性的传感器 [43].3 色谱 -光谱联用检测技术3. 1 亲和色谱技术现代色谱法是药物研究中应用最为活跃的分离分析技术之一 , 在药品质量控制、新药研发、生物医学分析等领域占据举足轻重的地位 . 在种类繁多的现代色谱法分支中 , 有一种利用生物分子间亲和力进行分离的液相色谱技术 , 称之为亲和色谱法 (affinity chromatography, AC. 该技术最初主要用于分离纯化蛋白质等生物大分子 , 随着药物筛选技术研究的深入 , 亲和色谱法在高通量筛选领域的应用价值开始受到重视 [44, 45].高通量筛选中的亲和色谱技术 , 常将生物靶分子固定于基质作为固定相 , 在色谱分离过程时样品与受体的特异性结合能力决定了样品的保留 , 因此通过保留时间可以直接获得样品与受体亲和力的信息 , 从而实现药物的活性筛选 . 最早应用于药物活性筛选当属模拟生物膜结构的磷脂膜色谱 (immobilized artificial membrane chromatography, IAMC[46], 该法将磷脂作为色谱固定相 , 用于筛选药物的亲脂性 . 相对于其他生物活性分子 , 磷脂性质稳定 , 色谱制备较为方便 , 因此 IAMC 已经作为药物亲脂性筛选的有力手段而广受认同 , IAMC柱也已有商品化出售 . 另外一种研究较多的是 HSA 蛋白质柱 (immobilized human serum albumin chromatography, HSA柱较早主要应用于手性化合物的分离 , 近年来开始用于筛选药物与蛋白的亲合力大小 , 如 Mallik 等 [47]应用 HSA 柱研究了维拉帕米两种对映异构体与人血浆蛋白结合力的差异 .随着色谱技术的发展 , 亲合色谱筛选技术的研究热点也层出不穷. 首先是固定化的生物活性分子种类不断增加 , 纷纷涌现出以酶 [48]、受体蛋白 [49]、离子通道 [50]为作用靶点的各种色谱筛选模型 . 其次 , 色谱分离的检测手段日益多样化 , 特别是研究者将高灵敏度的质谱检测器与亲和色谱技术联用 [51], 拓展了 AC 筛选技术的应用范围 . 此外 , 随着亲和色谱分离机制的研究深入 , 也出现了新的亲和色谱筛选方式 , 如 Schiel 等 [52]以色谱峰的峰宽来研究小分子药物与蛋白的结合速率. 而对于国内研究者而言 , 应用亲和色谱进行中药活性成分筛选无疑是目前最为热门的研究领域之一 [53]. 应该说 , 从筛选通量看 , 亲和色谱法可能很难达到光学检测技术的规模 , 但这种筛选方式的最大优势在于集分离与受体亲和力筛选于一体 , 将其应用于中药活性成分筛选正是恰如其分 .3.2 毛细管电泳技术近年来 , 与亲和色谱法类似的亲合毛细管电泳法 (affinity capillary electrophoresis, ACE[54]在高通量药物筛选应用中开始崭露头角 , Lewis等 [55]应用ACE 法快速筛选了 44000多个小分子化合物与新的抗微生物蛋白靶点的亲合力 , Pascoe等 [56]应用类似的囊泡电动毛细管电泳法 (vesicular electrokinetic chromatography, VEKC 筛选药物的亲脂性 . 电泳法分离快速、高效的特点是 ACE 在高通量药物筛选应用中的突出优势之一 , 但是 ACE 采用常规的紫外检测时灵敏度较低 , 多需要与质谱检测器联用 .亲和毛细管电泳法中供筛选的生物活性分子一般添加在缓冲液中 , 虽然与亲和色谱法中的受体固定化方法相比应用较为简便 , 但是在运行过程中蛋白消耗量较大 , 从这一角度看毛细管电泳前沿分析 (frontal analysis-capillary electrophoresis, FACE可能郑枫等 : 高通量药物筛选现代检测技术研究进展602更适合于药物与受体的亲和力筛选 . FACE以常规的缓冲溶液为分离介质 , 进样样品为平衡的药物与受体混合物 , 运行过程中游离的药物与受体分离 , 经检测器检测形成平台峰 , 利用峰高可以计算游离药物的浓度 , 进而求得药物与受体的亲和力大小 (图 2 [57]. FACE 提供了一种与 AC 、 ACE 完全不同的筛选方式 , 该法测定平衡状态下的亲和力也与人体实际生理环境更为接近 , 是一种极具特色的受体亲和力筛选方法 . FACE目前已用于药物与血浆蛋白亲和力的筛选 [58], 随着与芯片电泳 [59]、质谱 [60]等联用技术的不断发展成熟 , 毛细管电泳前沿分析技术必将在高通量药物筛选中发挥更为重要的作用 .4 质谱检测技术质谱法是药物研究中应用最为广泛的分析技术之一 , 特别是以电喷雾离子源(electrospray ionization, ESI 和基质辅助激光解析离子源 (matrix assisted laserdesorption ionization, MALDI为代表的现代质谱离子源的出现 , 极大地扩展了质谱法的分析对象和应用领域 , 使其成为药物标靶发现与确认的重要技术手段 [61]. 应用质谱法进行药物筛选可以同时检测剩余底物量和生成产物量 , 因而比光学检测技术能够提供更多的样品作用信息 . 如 Deng 等 [62]应用质谱检测技术进行了 MurC 酶抑制剂的筛选 , 方法灵敏度高、线性范围宽 , 与传统的比色法相比避免了大量的假阳性筛选结果 . 正是具备这些优点 , 质谱检测技术已经在以酶 [63]、 RNA [64]、受体蛋白 [65]为靶点的高通量药物筛选中得到了应用 .4. 1 ESI 离子源在 HTS 中应用最多的还是 ESI 离子源及与之类似的 APCI 离子源 , 但这类离子源难以兼容高离子强度、含不挥发性盐的溶液 , 而药物筛选体系本身就是一个含有大量缓冲盐的系统 , 因此质谱直接流动注射分析 (flow injection analysis, FIA技术并不适合于高通量药物筛选 , 样品检测前需经过分离步骤以除去干扰组分 [66].高效液相色谱 -质谱 (HPLC-MS联用技术是目前在生物样本分析中最为常用的一种分离分析技术 , 不过由于色谱分离所需时间一般都需要数分钟 , 不利于提高筛选通量 ; 即使以较短的 HPLC 分析时间 2 min/次为标准计算 , 筛选 384孔样品仍超过 12 h. 为了提高筛选通量 , Roddy等 [67]应用 Waters 公司生产的四个电喷雾离子源并行于同一质谱仪的多重离子源装置 (MUX和 Gilson 公司推出的含有多个自动进样器的 Multiple Probe进样装置 , 四台液相色谱仪连续不断进样分析 , 筛选 384孔酶抑制剂样品的时间在 2 h左右 . 这种高通量筛选模式依赖于多重离子源装置 , 不仅仪器价格昂贵 , 而且质谱检测灵敏度相应降低且交叉污染较难避免 .图 2 FACE 法测定药物与 HSA 亲合力示意图 : H 1代表药物对照品进样分析后的峰高 , H 2代表药物与 HSA 混合物进样分析后游离药物的峰高 , 两者比值 f u = H 2/H 1代表了药物与 HAS 的亲和力大小 [57]中国科学 : 化学 2010年第 40卷第 6期603在其他生物样品前处理技术中 , 固相萃取技术 (solid-phase extraction, SPE所需样品量少 , 便于自动化操作 , 可以大大缩短样品制备时间 , 处理后的样品通过流动注射直接进入质谱分析 , 对于质谱法的高通量筛选检测较为有利 . Ozbal等 [68]和Forbes 等 [69] 应用 SPE 前处理技术分别建立了乙酰胆碱酯酶 (AChE抑制剂和磷脂酰丝氨酸脱羧酶 (PSD抑制剂的质谱 HTS 模型 . Maxine等 [70]应用BioTrove 推出的带有快速自动进样器的 RapidFire 质谱仪 , 与 96孔板固相萃取自动化装置联用后 8 h内可以筛选的酶抑制剂样本超过 5000个 , 如采用 384孔板筛选通量还可以进一步提高 . Quercia[71]应用该技术进行了蛋白激酶 B(PKB/AKT1抑制剂的高通量筛选 , 并与传统的邻近闪烁分析技术作了比较 , 两者的筛选结果较为接近 , 验证了这种质谱检测方式在 HTS 中的可行性 . 虽然 SPE-FIA-MS 检测技术已经可在一定程度上满足 HTS 的要求 , 但为了避免交叉污染固相萃取柱无法多次使用 , 再加上本身的价格和高通量筛选必备的自动化装置更进一步增加了检测成本 , 这是目前制约其广泛应用的主要障碍之一 .4.2 MALDI离子源从检测方式上看 MALDI 离子源检测无需分离程序 , 与微孔板兼容性更好 , 分析速度和筛选通量较 ESI 离子源更易提高 , 最近在 HTS 中也开始得到应用 . 由于MALDI 检测的基质组分会对低分子量段的质谱检测产生干扰 , 不利于检测小分子底物 [72], Jason等 [73]将 MALDI 离子源与选择性很高的三重四极杆质量分析器(MS/MS联用后可以有效消除这种干扰 . 随后 Hofner 等 [74]将 MALDI-MS/MS技术与 96微孔板联用 , 成功用于甘露糖(α1, 3糖蛋白β-1,2-N 乙酰葡糖氨基转移酶(mGAT1靶点的高通量亲和力筛选 (图 3, 该法通过检测标记物 NO 711含量反映酶活力 , 获得酶促反应曲线进而计算样品与靶点的亲和力大小 . 而 Greis 等 [75]应用传统的飞行时间质量分析器 (TOF同样实现了酶抑制剂的高通量筛选 . 这些 HTS 模型在 8 h内的样品筛选数目都在 9000个左右 , 筛选通量要显著高于 ESI 离子源 , 但是 MALDI 离子源的定量重现性较差 [76], 应用该检测技术的 HTS 模型的筛选质量仍有待进一步评价.图 3 MALDI 筛选 mGAT1靶点亲和力示意图 [74]5 电化学检测技术电化学检测技术作为现代分析技术的重要分支 , 在药物分析领域有着较为广泛的应用 . 近年来 , 依托膜片钳技术 (patch-clamp technique的电化学检测手段在以离子通道为靶点的高通量药物筛选中展现出了独特优势 [77, 78]. 细胞膜上的离子通道是一类重要的药物筛选靶点 , 作用于离子通道的药物在很多重大疾病的治疗中发挥着重要作用 [79]. 虽然与疾病相关的离子通道不断被成功克隆 , 但是对离子通道特别是以电压门控离子通道为靶点的高通量筛选一直受限于合适检测手段的缺乏 [80]. 由于离子通道的功能主要体现在控制细胞内外离子的进出 , 因此研究离子通道功能的最佳方法就是依托膜片钳技术直接测定通过离子通道的电流 , 其他的检测手段如荧光标记技术只是间接反映这种功能的变化 [81].膜片钳技术一般将玻璃电化学微电极尖端吸附于细胞膜 , 在微电极尖端的边缘与细胞膜之间形成高阻抗封接 , 记录通过离子通道的微小离子电流 , 从而研究其功能 . 膜片钳技术信息含量大、分辨率高 , 被认为是离子通道分析的“ 金标准” [82]. 但是该技术每次只能对单个细胞进行操作 , 且操作步骤繁琐复杂 , 因此对高通量膜片钳技术的开发成为研究者必然的选择 [83]. 目前研究较多的是以带有微孔的平面电极板代替传统玻璃微电极的平板膜片钳技术 (planar patch clamp technique. 平面电极板一般采用郑枫等 : 高通量药物筛选现代检测技术研究进展604硅、玻璃、塑料等绝缘材料为载体 , 在载体上构建 1~2 µm 的微孔作为电极 , 微孔上方作为细胞外室 , 下方作为细胞内室 , 并输入细胞内液流体 , 再在细胞外室插入金属丝构成完整的平板膜片电极 , 测定时将细胞引导到微孔上与细胞膜形成高阻抗封接 , 这样就可以简便快捷地实现多个细胞同时测定 (图 4 [84, 85]. 平板膜片钳技术的发展为离子通道活性的大规模平行筛选提供了可能 , 因此各大公司纷纷推出以该技术为基础的测量仪器 . 较早的商品化仪器是 Molecular Devices 公司生产的 Ionworks 系统 , 近来 Karczewski 等 [86]应用该系统成功建立了以电压门控的Kv1. 5钾离子通道为靶点的筛选模型 ; Farre[87]等将 Nation 公司生产的 Port-a-Patch 系统应用于 HEK 细胞钠离子通道的研究 , 显著提升了筛选通量 . Tao等 [88]使用 Axon Instrument 公司生产的 PatchXpress 技术平台研究小分子化合物对 hERG 钾离子通道的药理作用 , 在保证测量可靠性的同时体现了较高的筛选通量 .应用这些检测仪器 , 平板膜片钳技术的筛选通量可达到 384孔样品 /h, 已经可在一定程度上满足离子通道的 HTS 要求 . 然而目前得到应用的筛选模型成功率普遍在 70%左右 , 而且检测仪器昂贵 , 特别是实现高通量检测的平面电极板价格不菲且难以循环使用 , 这无疑限制了该技术的进一步应用 . 当然针对上述不足 , 研究者也仍然在不断发展、改善该项检测技术 , 我们有理由相信以电化学检测为基础的膜片钳电极阵列技术将在离子通道的 HTS 中发挥更为重要的作用 .6 热分析检测技术各种热分析技术是药物熔点测定、纯度检查、多晶型分析、药物中结晶水与吸附水确认等新药研究项目中不可或缺的重要技术 . 其中差示扫描量热法图 4 平板膜片钳技术工作示意图 [84] (differential scanning calorimetry, DSC是通过测量热量变化与温度、时间之间关系的一种技术 . 以该技术原理为基础的等温滴定量热法 (isothermal titration calorimetry, ITC目前已经在分子识别、蛋白质 -蛋白质相互作用、蛋白质 -小分子相互作用等生物热动学研究中得到了广泛应用 [89]. 药物分子与生物活性分子如蛋白受体、酶之间的相互作用 , 与上述生化反应一样往往伴随着热量的变化 , 因此将等温滴定量热法作为检测手段进行高通量药物筛选日益受到研究者的重视 [90].等温滴定量热法的工作原理与常规差示扫描量热法相似 , 只是增加了一个配体滴定模板 (ligand titrant(图 5. 应用 ITC 法研究药物分子与受体间相互作用时 , 常采用一定量的受体分子作为被滴定物 , 而一定浓度的药物分子作为滴定配体匀速地滴加到受体分子所处的隔热罩中 , 同时测量滴定过程中样品池 (sample cell和参比池(reference cell热量差的变化 , 获得滴定热量差随时间的变化曲线图 . 结合根据单点结合模型所建立的数学表达式对该变化曲线进行非线性拟合 , 可求算得到药物分子与受体之间的亲和力常数 [91]. 在上述实验和数据处理模型基础上 , ITC 法在以核苷酸 [92]、蛋白受体 [93]、酶 [94]为靶点的药物快速筛选中得到了一定应用 . 由于ITC 法不仅能够测得体系吉布斯自由能的变化 , 还能够同时测得体系中焓变和熵变对吉布斯自由能变化的数据 , 因此在测定亲和力常数之外 , ITC法可以提供更多关于结合反应特征的信息 . Carbonell等 [95]应用 ITC 法研究了他汀类降血脂药物与 HMG-CoA 还原酶受体靶点之间的结合性质 , 根据不同药物结合反应时焓变和熵变对吉布斯自由能变化的不同贡献 , 认为结合过图 5 等温滴定量热仪工作示意图 [91]中国科学 : 化学 2010年第 40卷第 6期605程中体系的焓变反映了药物与受体靶点的特异性结合力 , 与药效相关 ; 而熵变反映了药物的非特异性结合力 , 与药物的副作用相关 .由于热效应是各种生物化学反应的本质特征之一 , 因此 ITC 法检测的应用范围较广 ; 而通过 ITC 法检测可以研究药物与受体靶点结合的特异性 , 这更是其他检测技术较难具备的特殊优势 , 凸显了 ITC 法在高通量药物筛选中诱人的应用前景 [96]. ITC法在 HTS 中应用的主要障碍在于筛选通量的不足 , 即使采用最新商品化的 Micro Cal微型 ITC 仪进行药物筛选 , 一天的筛选容量也仅为 384孔样品 , 与。
高通量检测技术的进展与应用
高通量检测技术的进展与应用随着全球人口的不断增长、环境的恶化以及人类身体健康问题的日益严重,如何快速、准确地检测病原体已成为科学家们研究的重点。
高通量检测技术的应用可为这一问题提供一个有效解决方案。
高通量检测技术是一种将大量样本快速分析和检测的方法,它可以检测DNA、RNA、蛋白质等生物分子,广泛应用于医学、环境、食品、生态等领域。
近年来,随着生物技术、计算机技术和材料科学等领域的不断发展,高通量检测技术也得到了迅速的发展,不断地提高着检测效率和准确度。
一、高通量检测技术的分类目前高通量检测技术主要包括基因芯片技术、单细胞测序技术和质谱分析技术等三种。
其中,基因芯片技术是将上万个基因片段固定在芯片上,实现对不同基因的快速分析和检测;单细胞测序技术是将单个细胞逐个分离出来进行测序,从而获取不同细胞之间的遗传差异;而质谱分析技术是利用质谱仪对样本中的分子进行分析和检测。
二、高通量检测技术的应用高通量检测技术在医学、环境、食品、生态等领域有着广泛的应用。
在医学上,高通量检测技术可用于病原体的检测、新药的开发、个体化医疗等方面,在环境监测中,高通量检测技术可用于水、土壤、空气及生态系统的污染监测和生物多样性检测,而在食品检测领域,高通量检测技术可用于食品安全的检测、鉴别和溯源等方面。
三、高通量检测技术的进展与展望高通量检测技术的发展使检测速度和效率大大提高,同时,精度和准确度也得到了保障。
未来,高通量检测技术将会在治疗癌症、检测新型病毒等方面得到更广泛的应用。
同时,本技术的进一步研究和应用也将为生物领域的发展开创新的道路。
综上所述,高通量检测技术的出现为世界带来了极大的变化和进步。
随着技术的不断发展,它将成为未来研究人员的重要工具,为人类健康和环境保护等问题提供更加可靠和高效的解决方案。
高通量抗体筛选技术及其生物医药应用
高通量抗体筛选技术及其生物医药应用随着人类对生命科学的研究不断加深,抗体药物已成为现代医药学领域的一颗耀眼明珠。
然而,传统的抗体生产方式极为费时费力,大大限制了抗体药物的应用和生产效率。
随着科技的不断进步,高通量抗体筛选技术应运而生,成为推动抗体医药发展的重要工具之一。
本文将分析高通量抗体筛选技术的发展趋势、研究进展及其在生物医药领域中的应用。
一、高通量抗体筛选技术高通量抗体筛选技术,又称高通量筛选法(High-throughput screening),是指利用高通量方法筛选出具有活性的抗体或其他生物分子的技术。
高通量抗体筛选技术的优势在于可以同时处理大量样本,快速筛选出具有较高药效和特异性的抗体前体,提高药物发现的效率和速度,使药物研究和开发更加高效。
高通量抗体筛选技术发展至今,已经广泛应用于各种科学研究和生物医药领域,尤其在癌症、自身免疫性疾病、感染疾病等领域中拥有广泛应用的前景。
二、高通量抗体筛选技术的研究进展1. 抗体库技术抗体库技术是高通量抗体筛选技术的一种重要方法,通过对大量的抗体库进行筛选,识别具有独特活性的抗体药物。
例如公司Lilly开发了利用嵌入式技术制备Phage显示的人源单抗库,并在此基础上发展了一种新型的抗体药物,用于治疗肿瘤和自身免疫性疾病。
2. 突变技术突变技术是指通过诱发抗体的突变,从而得到具有改良性能的抗体药物。
突变技术通常包括分子演化技术、DNA乱序技术、遗传突变技术等。
通过此类技术可以实现抗体药物在亲和力、特异性、稳定性等方面的优化,从而获得更为理想的抗体药物。
3. 体外和体内选择技术体外和体内选择技术是指通过体外/体内选择的方式筛选出具有特殊功能的抗体药物。
此类技术不仅可以识别出具有特殊生物活性的抗体药物,同时还可以评估和优化已经发现的抗体药物。
三、高通量抗体筛选技术的生物医药应用1. 抗体药物目前,抗体药物已成为生物医药领域最重要的药物之一。
抗体药物通过模拟人体免疫系统的作用机制,能够与病原体或癌细胞表面的分子结构结合,从而发挥诊断和治疗作用。
高通量数据分析的最新方法
高通量数据分析的最新方法高通量数据分析是一种应用广泛的技术,其可用于生物学、医学、环境科学等领域的研究。
随着技术不断升级与发展,高通量数据分析的最新方法也不断涌现。
本文将介绍几种较为重要的高通量数据分析方法及其应用。
一、单细胞RNA测序技术单细胞RNA测序技术是一项比较新的高通量数据分析技术。
它能够对单个细胞的RNA信息做出细致的分析,包括基因表达水平、细胞类型识别、转录调控机制研究等。
近年来,随着生物学领域对于单细胞RNA测序技术的重视,各种新型单细胞RNA测序技术不断涌现。
例如,SmartSeq2、10x genomics等都是比较新的技术。
在肿瘤领域,单细胞技术可用于检测病灶内细胞的异质性,有助于了解肿瘤内细胞的异质性、分子标记和细胞分化状态等,对于个体化治疗具有重要价值。
二、基因组学编辑和CRISPR-Cas9技术基因组编辑技术发展迅速,其应用范围也越来越广泛。
近年来,CRISPR-Cas9技术已逐渐成为基因组编辑领域的主要技术之一。
CRISPR-Cas9技术可利用Cas9酶通过DNA切割方式来进行基因组编辑,具有操作简便、编辑准确度高等特点。
该技术已被广泛用于生物学领域的基础研究,同时也在医学上被应用于人类疾病的治疗。
三、元基因组学数据分析元基因组学数据分析是一门研究微生物群落代谢、生态位、功能、结构等多方面信息的学科。
随着人类对微生物多样性和功能的研究日益深入,元基因组学数据分析也变得越来越重要。
元基因组分析可用于探索各种不同微生物群落的生态学功能及其与环境因素之间的关系。
它可以帮助科学家更好地了解微生物群落的种类、丰度、代谢途径等,对于生态环境的保护、微生物菌群的调控等具有重要意义。
四、机器学习应用于基因组数据分析机器学习在基因组数据分析领域的应用,已经成为了研究热点。
通过机器学习算法,可以在基因组数据中挖掘出相关性,识别出携带特定变异的病人群体,甚至可以帮助人们预测和诊断癌症等一系列疾病。
高通量药物筛选技术进展及新药开发策略
是创新药物研究的关键,目前药物 数据,以计算机对实验数据进行分
筛选模型已经从传统的整体动物、 析处理,同一时间对数以千万份样
器官和组织水平发展到细胞和分子 品进行检测并以相应的数据库支持
水平。创新药物的发现都离不开采 整体系运转的技术体系。
用适当的药物作用靶点对大量化合
物样品进行筛选,而且筛选规模越 大,发现新药的机会就越多。随着 计算机技术、生物芯片、蛋白质组学、
指 受 体 与 放 射 性 配 体 结 合 模 离子通道等靶点。
工的“天然产物”,也是近年来药 型。究 热 点 和 重 要 包括检测功能反应、第二信使生成 2.2.2 细胞水平药物筛选模型
手段之一。
和标记配体与受体相互作用等不同
观 察 被 筛 样 品 对 细 胞 的 作 用,
1 高通量药物筛选技术的 研究现状
组合化学等的发展,高通量药物筛
高通量药物筛选技术是 20 世纪
选技术应运而生。高通量筛选体系 后期发展起来的新药发现技术,至
作者简介
吴慧,女,医学硕士,馆员,主要从 事医药信息情报研究。
E-mail:hwu01@ Tel:021-50806600-1319 通讯地址:上海市浦东新区祖冲之路 555号中科院上海药物所图情室(201203)
方法
方法是根据药物作用靶点与药物
①贝类动物毒素的高通量筛选,
光学测定技术 近年来,美国、
小 分 子 结 合 的 原 理, 通 过 结 构 模 其作用靶为 Na+ 通道上的蛤蚌毒素 英国的研究人员在高通量筛选检测
拟、 立 体 结 构 对 接、 分 子 间 能 量 结合位点,用放射性配体进行竞争 中,努力进行了光学测定方法的研
初筛,结合其他资料列出优选先导
高通量药物筛选技术的发展与应用前景
高通量药物筛选技术的发展与应用前景随着药品研发领域的不断发展,高通量药物筛选技术越来越受到重视。
高通量药物筛选技术是指利用自动化设备,从大量的化合物中筛选出具有生物活性的化合物的技术。
由于其高效、快速、节约成本等优点,成为药品研发过程中不可或缺的一环。
本文将从发展历程、技术原理、应用现状和前景展望等方面进行阐述。
一、发展历程高通量药物筛选技术的发展源自于20世纪80年代初期。
其原始技术是基于自动取样流动注射分析仪(FIA)的技术,几乎每秒可以处理数百个化合物,但检出层次较低,仅限于毫摩尔水平。
随着技术的不断改进和新型仪器的引进,高通量药物筛选技术得以快速发展。
早期的高通量筛选技术主要基于酶的测定,如酶促发光法(ELISA)和荧光增强法,快速筛选潜在的化合物。
随着生物技术和化学技术的应用,高通量药物筛选技术的选择范围和方法也得到了不断扩大和改进。
在短短的几十年内,高通量筛选技术已经经历了从单一的酶法到细胞法、蛋白质芯片法,从传统的分子凝胶到微流控芯片等多种技术的发展。
同时,随着传统的化学结构优化和生物技术手段的相互融合,高通量药物筛选技术的应用领域也得到了快速拓展。
二、技术原理高通量药物筛选技术的核心在于快速筛选化合物的生物活性和化学特性,达到挑选出优越特性的化合物的目的。
1、生物评价技术生物评价技术是高通量药物筛选技术的主要工具之一,其基本原理是利用人工培养的细胞、酵母等合成的系统模拟生物分子的行为,并通过高速流动分析设备将其快速评估。
2、化学分析技术化学分析技术主要基于质谱学和核磁共振技术等化学分析手段,可以对分离和识别的化合物进行结构分析,并确定其性质。
3、生物芯片技术生物芯片技术是一种将大量的生物分子固定在具有权威性、功能性和可重复性表面,以进行快速和高度准确的分析的方法。
它主要基于蛋白质芯片、DNA芯片和细胞芯片等技术,可以同时感测和分析多种特定化合物。
三、应用现状高通量药物筛选技术的应用范围广泛,可以用于发现新型药品、治疗疾病、预测药物毒性等方面。
高通量筛选技术在抗体药物研发中的应用
高通量筛选技术在抗体药物研发中的应用概述抗体药物是一种重要的生物制剂,具有高度特异性和亲合性,因而广泛应用于临床治疗。
然而,传统的抗体药物研发流程长、成本高,并且难以满足对大规模产出的需求。
为了克服这些问题,高通量筛选技术应运而生,成为近年来抗体药物研发领域的重要工具。
本文将探讨高通量筛选技术在抗体药物研发中的应用。
一、背景随着基因工程和蛋白质工程技术的不断进步,抗体药物已成为治疗多种疾病的重要手段之一。
传统的抗体药物开发过程包括目标选择、阳性选择、阴性选择和功能验证等步骤。
然而,这种流程耗时耗力,并且效率较低。
二、高通量筛选技术及原理1. 相关概念介绍:高通量筛选是指利用自动化设备对复杂样品进行快速分析处理并获取大量数据的技术手段。
在抗体药物研发中,高通量筛选技术主要包括核酸编码显示(mRNA display)、蛋白质编码显示(protein display)和细胞表面显示等。
2. 核酸编码显示技术:核酸编码显示是一种通过与目标结合的核酸序列对应的蛋白质进行筛选的方法。
通过引入两段不同序列的“连接子”来将每个目标特异性分子与其对应的mRNA或cDNA联系起来,从而实现快速筛选和识别。
3. 蛋白质编码显示技术:蛋白质编码显示是一种通过与目标结合的蛋白质序列对应的核酸进行筛选的方法。
它将融合了密码子和译者区域的DNA片段关联到其相应融合蛋白上,并通过PCR扩增、转录和转化等步骤实现了高通量筛选。
4. 细胞表面显示技术:细胞表面显示是将外源多肽分子固定到细胞表面,使得细胞可以直接与配体结合。
它常用于发现具有高亲和力、高选择性及特异性等特征的抗体。
三、高通量筛选技术在抗体药物研发中的应用1. 快速筛选具有高亲和力的候选药物:高通量筛选技术能够加速对大规模样本进行筛选,识别出具有高亲和力的候选药物。
这种技术使得研究人员可以快速评价大量样本的效果,并从中选择最合适的抗体。
2. 提高抗体生产效率:传统的抗体生产过程常常需要耗费大量时间和资源,而高通量筛选技术可通过自动化设备实现大规模、并行化抗体表达和纯化。
第二信使环腺苷酸和环鸟苷酸检测方法研究进展
第二信使环腺苷酸和环鸟苷酸检测方法研究进展王友升;王胜杰;马国为【摘要】3',5'-环腺苷酸(cAMP)和3',5'-环鸟苷酸(cGMP)是真核细胞内常见的调节众多功能的第二信使,最近以cAMP/cGMP信号通路为靶点研发的功能食品也越来越多,因此检测cAMP/cGMP的含量至关重要。
介绍了放射性同位素法、均相非放射性同位素法、非均相非同位素法等近年来广泛使用的cAMP/cGMP检测方法的原理及其实际应用情况,分析了各种方法的优缺点及灵敏度。
其中,荧光共振能量转移技术、均相时间分辨荧光共振能量转移技术、极化荧光检测技术等均相非放射性同位素法因其操作便捷、特异性强、灵敏度高而适用于cAMP/cGMP的高通量检测。
【期刊名称】《食品科学技术学报》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】8页(P48-54)【关键词】cAMP;cGMP;检测方法;灵敏度【作者】王友升;王胜杰;马国为【作者单位】北京工商大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心/食品质量与安全北京实验室/北京市食品添加剂工程技术研究中心,北京100048;北京工商大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心/食品质量与安全北京实验室/北京市食品添加剂工程技术研究中心,北京100048;北京工商大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心/食品质量与安全北京实验室/北京市食品添加剂工程技术研究中心,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TS201.43′,5′-环腺苷酸(cAMP)和3′,5′-环鸟苷酸(cGMP)是细胞内常见的调节众多功能的第二信使,通过开放离子通道来调节基因表达,进而调节众多机体生理功能[1]。
据报道,白藜芦醇[2]、茶多酚[3-4]、皂苷、花青素等许多食品功能因子通过直接或间接影响cAMP/cGMP信号通路来发挥其功效。
研究对cAMP/cGMP信号通路的影响首先需要检测cAMP/cGMP,因其水平变化对解析相关食品功能因子的作用机理有一定的实际意义,尤其是需要借助高通筛选技术来筛选相关的食品功能因子。
高通量技术在基因测序中的应用
高通量技术在基因测序中的应用随着科技的发展,高通量技术在基因测序中的应用越来越广泛。
高通量技术就是指通过高效率的分析手段,快速获取大量的生物信息数据。
在基因测序中,高通量技术可以提高测序的准确性和速度,大大缩短测序时间和成本,同时也为研究基因组学提供了重要的工具。
一、高通量技术简介高通量技术可以迅速地对大量样本进行测序,并生成海量的数据。
传统的测序方法需要耗费大量时间和资源,而高通量技术则可以在短时间内完成大规模的测序任务。
目前常用的高通量技术包括Illumina、454、Ion Torrent等。
Illumina技术是目前应用最广泛的高通量测序技术,其核心技术是“桥式扩增法”。
这种方法可以通过将DNA序列分成小片段,然后将其附着在玻璃芯片上,再通过PCR扩增法进行扩增,最终可以得到数十亿个小DNA片段。
454技术则是通过在微小珠子上附着DNA单链模板,再经过酶的介导下进行PCR扩增。
然后将表达了亚构造的双链DNA逐个进行放射扩散,同时在扩增过程中会释放出许多的荧光粒子,这些荧光粒子会便于监测重组反应的质量和数量。
Ion Torrent技术是最新的高通量测序技术。
它是通过基于次世代序列的半导体芯片来实现DNA测序。
它的测序原理是基于离子传导的原理,可以在数小时内完成数千万个核苷酸的测序。
二、高通量测序在基因测序中的应用高通量测序技术可以广泛应用于基因组学、转录组学、蛋白质组学等领域。
其中最主要的应用是在基因测序领域。
通过高通量技术,我们可以快速测序DNA的全基因组、全外显子、全转录本等级别。
在人类基因组计划的早期,需要投入大量的时间和人力来完成一项基因的测序工作。
但是现在随着高通量技术的出现,可以在短时间内迅速地完成这项工作。
通过快速测序,可以更好地理解基因组的结构、进化和功能等基本特征。
高通量技术也可以应用于基因组组装和注释。
基因组组装是指将大量短读片段拼接成完整的基因组序列,而注释则是对基因组序列进行功能编码和检测。
证明三个蛋白互作的方法
证明三个蛋白互作的方法在生物学研究中,蛋白质之间的相互作用是细胞内许多生物过程的核心。
了解三个蛋白之间的互作关系对于揭示复杂的信号传导网络和代谢途径至关重要。
本文将详细介绍几种用于证明三个蛋白互作的方法。
一、酵母双杂交法酵母双杂交法是一种用于研究蛋白质相互作用的经典方法。
通过将三个待研究的蛋白质分别与酵母转录因子的DNA结合域和激活域融合,构建酵母双杂交载体。
将这些载体共转化到酵母细胞中,若三个蛋白质之间存在互作,则可以观察到报告基因的激活。
二、共免疫沉淀法(Co-IP)共免疫沉淀法是一种用于检测蛋白质相互作用的常用方法。
首先,将细胞裂解并提取蛋白质,然后利用特异性抗体捕获其中一个蛋白质,与其互作的蛋白质也会被一同沉淀下来。
通过检测沉淀物中的其他两个蛋白质,可以证明三个蛋白质之间的互作关系。
三、双分子荧光互补法(BiFC)双分子荧光互补法是基于荧光共振能量转移(FRET)原理的一种方法。
将三个蛋白质分别与荧光蛋白的N端和C端融合,构建表达载体。
当三个蛋白质互作时,荧光蛋白的N端和C端相互靠近,恢复荧光信号。
通过观察荧光信号的变化,可以证明三个蛋白质之间的互作。
四、分裂荧光素酶互补法(SFC)分裂荧光素酶互补法与双分子荧光互补法类似,但使用的是荧光素酶。
将三个蛋白质分别与荧光素酶的N端和C端融合,构建表达载体。
当三个蛋白质互作时,荧光素酶的N端和C端相互靠近,恢复荧光素酶活性。
通过检测荧光素酶活性,可以判断三个蛋白质之间的互作。
五、阿尔法互作陷阱法(AlphaScreen)阿尔法互作陷阱法是一种基于荧光共振能量转移原理的高通量筛选方法。
通过将三个蛋白质分别与供体和受体荧光蛋白融合,构建表达载体。
当三个蛋白质互作时,供体和受体荧光蛋白相互靠近,发生能量转移,产生可检测的荧光信号。
六、蛋白质芯片法蛋白质芯片法是一种基于微阵列技术的蛋白质相互作用研究方法。
将三个蛋白质分别固定在芯片上的不同位置,然后与标记的蛋白质混合。
如何使用高通量技术对基因进行筛查
如何使用高通量技术对基因进行筛查随着现代生物技术的发展,DNA测序技术不断推陈出新。
现在,高通量测序技术已经成为了基因测序的主流。
高通量测序技术可以高效、精准、快速地进行基因测序,大大提高了我们对基因的认识和研究。
在本文中,我们将探讨如何使用高通量技术对基因进行筛查。
一、高通量测序技术的基本原理高通量测序技术是指在同一时间内进行大量的DNA分析,通过扩大分析范围,来加速DNA序列的测定速度和降低成本。
根据测序原理的不同,高通量测序技术有以下几种:1.链终止法:该方法是1986年由斯里兰卡的谢科尔斯基组研发出来的。
该方法需要使用标记有不同荧光染料的4种dNTP(即ATCG),在DNA合成过程中加入。
DNA链延伸到有某个dNTP的位置后,该荧光染料就会释放出荧光信号标记位置的碱基。
通过监测这些荧光信号,就可以突破测序速度和通量的瓶颈。
2.桥接PCR法:该方法是将DNA片段接到测序板上,然后通过PCR反应来产生许多DNA链,最后进行荧光检测。
该方法能在不断增加测序片段的同时,也能提高质量、稳定性和重复性。
3.扩增桥接法:该方法是将DNA片段连接成桥,并逐一地进行扩增。
可形成数百万个DNA片段,然后通过荧光标记的方法检测DNA片段测序。
4.纳米孔法:该方法是利用原子层沉积技术在纳米空间中制备出纳米孔。
DNA分子通过这些孔,来逐个被检测和测序。
五、如何使用高通量技术对基因进行筛查1.基因组测序:基因组测序是高通量测序技术的主要应用之一。
该技术可以对整个基因进行测序,包括所有编码和非编码区域。
通过比较两个不同人的基因组序列,我们可以找到其差异,从而帮助我们理解人类基因的多样性和基因在足迹中的重要性。
2.转录组测序:转录组是指在一个特定细胞或组织的基因表达水平。
通过利用转录组测序技术,我们可以得到组织中所有表达的核糖核酸序列,从而研究基因的表达模式和功能。
3.外显子组测序:外显子是基因组中的编码蛋白序列的区域。
高通量筛选技术的新进展
高通量筛选技术的新进展高通量筛选技术是一种在生物医学领域中广泛应用的技术。
它能够将大量的样品进行快速的筛选,准确地鉴定出其中的有效成分,并能够在此基础上开发出更加有效的药物。
随着生物医学的发展,高通量筛选技术也在不断改进和升级。
最近的一些新进展不仅大幅提高了筛选效率,还延伸了其应用范围。
以下是对这些新进展的介绍。
一、细胞表型筛选技术的广泛应用近年来,细胞表型筛选技术的应用越来越广泛。
这种筛选技术主要是利用大量的细胞来进行筛选,通过精确测量每个细胞的特征,确定细胞中的有效成分。
细胞表型筛选技术目前已经在癌症和其他疾病的研究和治疗方面得到广泛应用。
例如,科学家使用这种技术来发现癌症细胞中的致癌基因,并研发出针对这些基因的新药物。
二、微流控芯片筛选技术的新进展微流控芯片筛选技术是一种新兴的高通量筛选技术,它使用微流体技术来实现对样本的高效筛选。
该技术主要是通过将样品注入到微小的芯片中,同时通过芯片上的小孔和通道控制病毒或其他微生物的流动,以实现对其进行快速筛选。
近年来,微流控芯片筛选技术的发展呈现出了一些新进展。
例如,该技术现在不仅可用于病毒筛选和分离,还可以用于筛选DNA、RNA合成或蛋白质表达。
此外,该技术还可以用于高通量的细胞分析和药物筛选。
三、化学计量学方法的发展化学计量学方法是一种将化学和数学相结合的方法,用来处理复杂的生物数据。
这种方法主要是通过对大规模数据进行统计分析,来发现某些药物或其它化合物在生物系统中的真实作用。
这项技术的新进展包括网络化学计量学方法和系统生物学方法。
这两种方法主要是利用网络分析来揭示化合物和生物系统之间复杂的相互作用,并通过对这些交互作用进行分析来发现潜在药物和治疗方案。
总结:随着科技的进步和生物医学研究的不断深入,高通量筛选技术正在不断改进和升级。
细胞表型筛选技术、微流控芯片筛选技术和化学计量学方法的新进展,为我们开发出更加高效的药物提供了更多的可能。
相信在未来,这些技术的不断发展将为医学和生命科学带来更大的进展。
酶标仪alpha检测原理
酶标仪alpha检测原理酶标仪alpha(AlphaScreen)是一种基于放射性同位素的酶标技术。
它利用酶和底物之间的特异性结合,通过检测酶催化反应所产生的信号来定量分析样品中的目标物质。
酶标仪alpha的检测原理是基于化学和光学的原理。
首先,样品中的目标物质与与之特异性结合的底物结合,形成复合物。
然后,将一种特殊的底物添加到体系中,该底物被酶催化后会产生一种特殊的化学反应。
该化学反应会导致光子的释放,这些光子通过非辐射性能量传递(FRET)的方式传递给另一种底物上,激发该底物上的荧光素分子发出荧光。
最后,通过检测样品中发出的荧光信号的强度,可以确定样品中目标物质的浓度。
酶标仪alpha的优点在于其敏感性高、准确性好和灵敏度强。
它可以用于检测各种生物分子,如蛋白质、抗体、核酸等。
同时,酶标仪alpha还可以应用于多种实验方法,如酶抑制实验、受体配体结合实验、酶活性测定等。
酶标仪alpha的应用范围非常广泛。
在生物医学研究中,它可以用于疾病标志物的检测和生物分子的定量分析。
在药物研发过程中,酶标仪alpha可以用于筛选药物靶点和评估药物的活性。
在环境监测和食品安全领域,酶标仪alpha可以用于检测有害物质的含量和食品中的残留物。
然而,酶标仪alpha也存在一些限制。
首先,它需要使用专门设计的底物和试剂盒,这增加了实验的成本。
其次,酶标仪alpha需要较长的反应时间,通常需要数小时甚至数天。
此外,酶标仪alpha 对样品的要求比较严格,需要较高纯度的样品和精确的实验条件。
酶标仪alpha是一种常用的生物分析工具,它通过检测酶催化反应所产生的信号来定量分析样品中的目标物质。
它具有敏感性高、准确性好和灵敏度强的优点,并且可以应用于多种实验方法和研究领域。
然而,酶标仪alpha也存在一些限制,需要使用专门的试剂和较长的反应时间。
随着技术的不断发展,酶标仪alpha有望在生物医学研究和药物研发中发挥更大的作用。
高通量筛选技术的应用和进展
高通量筛选技术的应用和进展随着生物科技领域的不断进步和创新,高通量筛选技术成为了生物学领域中最重要的工具之一。
高通量筛选技术能够对大量的分子进行筛选和分析,在生物学研究和药物开发中发挥着极为重要的作用。
它的发展和应用,已经极大地推动了生物学和药物研发领域的进步。
一、高通量筛选技术的应用高通量筛选技术的应用范围非常广泛,除了药物研发之外,还包括了生物学、微生物学、化学等领域。
在药物研发中,高通量筛选技术被广泛应用,可以用于筛选药物活性成分、药物靶标、药物分子、药物运输物等。
在生物学中,高通量筛选技术可以用于筛选分子上的糖基化修饰、分离蛋白质复合物、分析蛋白质-蛋白质相互作用等。
同时,高通量筛选技术也被广泛应用于微生物学领域,可以用于寻找新的微生物生物活性成分以及寻找氧化还原过程中参与的蛋白质、酶和代谢产物等。
此外,高通量筛选技术还被广泛应用于化学领域,可以用于寻找新药物化合物、分析药物作用机制、寻找新的抗生素等。
总的来说,高通量筛选技术的应用领域非常广泛,正日益发展壮大。
二、高通量筛选技术的进展高通量筛选技术的发展离不开科学家们对各种技术的不断创新和改进。
下面简要介绍高通量筛选技术的进展。
1、光学筛选技术的发展光学筛选技术是目前应用广泛的筛选技术之一,可以测量光谱吸收度或荧光强度来确定分子的特异性。
随着近年来新型光学筛选技术的不断创新,光学筛选技术的分辨率和准确性得到了极大的提高,为高通量筛选技术的发展奠定了坚实的基础。
2、纳米技术的应用纳米技术在生物学和医学研究领域中的应用越来越广泛,因为它可以帮助科学家更准确地观察细胞和分子。
纳米技术的应用使得高通量筛选技术的灵敏度和分辨率得到了极大的提升,同时还使得一些原本不易检测的物质能够被检测出来。
3、计算机技术的进步高通量筛选技术的应用需要依靠复杂的计算机程序和软件,随着计算机技术的不断发展,高通量筛选技术的计算能力也得以不断提升。
现在的高通量筛选技术已经可以处理数以万计的样品,并自动分析和总结数据,大大提高了研究效率。
参加讲座心得9篇
参加讲座心得9篇遇见不同的人和不同的事,我们也会有不同的想法,文字是我们最优质的记录方式。
经常写心得体会能提高深度思考的能力,我们究竟应该怎样才能写好心得体会呢?参加讲座心得(篇1)5月24日,下午两点到五点半,我和两位同事杜少轩、孙明湖,参加了MolecularDevices(MD)公司举办的药物研发前沿技术学术讲座。
据悉,此次讲座在全国仅在四个城市举办,分别是沈阳、天津、武汉和南京,而我们有幸从网络得知消息,并及时报名参加,最终选择了北京凯宾斯基饭店作为讲座的会场。
这场讲座非常精彩,对于我们从事药物研发的人员有很大的启发和帮助。
整体来说,收益匪浅,讲座分为三个方面 1.药物的高通量筛选,主要是GPCR,ion channel 和kinase三种受体为靶位点筛选药物,细致介绍了药物作用的机理,牵涉到《细胞生物学》的知识很多,大部分没听明白2.高内涵技术(HCS)详细讲解了一般方法流程:Sample-Images-Images Analysis-HCS,这方面就更是云里雾里了 3.荧光检测技术,这项技术应用广泛,详细介绍了HTRF ,alphascreen技术(特点是高波长光激发低波长光)和荧光偏振(主要是SNP检测技术,讲的很好,听得很明白),主要涉及到的是《仪器分析》课程的知识,还有很多没听懂。
能有机会参加这样的学术讲座,尽管讲的东西很深,大部分没怎么听懂。
想谈一下我个人对像这样的学术报告的感想:在大学就经常关注学校的学术报告,这种报告大都是业内精英们的最新研究成果,对我们这些热爱生物研究的学子来说,这是了解生物某一领域的最好的方式,我并不否认通过多读专业书籍的方式学习,但要想了解最新的某一领域的研究技术或方法,我推荐的就只有多听学术讲座或报告。
这样能让你开阔眼界和思维,对于你所不熟悉的研究领域,在报告上现学,一定要和其他领域联系起来,不要怕提出特别幼稚的问题而放弃与专家的交流,那样你会失去很多学习的机会。
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AlphaScreen技术在高通量筛选研究的现况分析
本文介绍了AlphaScreen和AlphaLISA在基础药物研发研究和高通量筛选(HTS)方面的技术现状。
AlphaScreen用于HTS
第二信使检测
Gs偶联的GPCR被激活后,可激活细胞内的cAMP 释放,并引起下游的信号转导。
AlphaScreen技术用于cAMP检测采用了竞争性实验(Competition Assay),示意图如下:
反应体系内供体珠包被了亲和素,用于偶联上生物素化的cAMP;受体珠表面为anti-cAMP
抗体;通过生物素化的cAMP可将供体珠和受体珠拉近,单体氧分子得以传递至受体珠,发生化学反应,产生光信号。
将细胞裂解液加入反应体系内,胞内含有的游离cAMP同生物素化的cAMP竞争性结合抗体,体系产生的光信号降低。
蛋白激酶检测
蛋白激酶是一类磷酸转移酶,将ATP的磷酸基团转移至靶标底物。
蛋白激酶主要分为2大家族,其中一族将磷酸基团转移至蛋白的酪氨酸残基上,称为酪氨酸激酶;另一族将磷酸基团转移至蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基上,称为丝氨酸/苏氨酸激酶。
针对酪氨酸激酶检测,AlphaScreen利用了酪氨酸磷酸化抗体,这些特异性的抗体已偶联于受体珠表面。
作为激酶作用的蛋白底物,已经过生物素化处理,能连接于供体珠表面。
激酶有活性状态下,利用蛋白底物的磷酸化基团能将供体珠与受体珠的距离拉近,单体氧分子得以传递至受体珠,发生化学反应,产生光信号。
通常意义上,丝氨酸/苏氨酸激酶特异性高于酪氨酸激酶,因此进行检测时,对于抗体的特异性要求更高。
在这里,受体珠表面包被上Protein A(Protein A是一种分离自金黄色葡萄球菌的细胞壁蛋白,主要通过Fc片断结合哺乳动物IgG),用于偶联鼠源或兔源磷酸化抗体;供体珠可以通过表面包被的亲和素偶联生物素化的磷酸化多肽或者是通过表面包被的谷胱甘肽(GSH)偶联GST标签蛋白底物。
一旦多肽或蛋白底物被磷酸化,将拉近抗磷酸化抗体,产生光信号。
常见的激酶检测方法都需要特异性的抗体用于检测磷酸化多肽,新近又有一些方法采用Lewis 金属螯合物用于螯合底物上的磷酸基团。
在这里,磷酸化的激酶底物可以通过生物素化或是加上GST标签而偶联在供体珠上,供体珠表面包被了Lewis金属螯合物。
一旦磷酸化的底物被Lewis螯合将拉近供体珠和受
与同类型的检测方法TR-FRET、EFC和FP相比,AlphaScreen的优势在于蛋白和多肽都可作为磷酸化底物用于激酶检测。
另一些激酶检测方法则是将一对抗体对分别标记在供体珠和受体珠,与ELISA类似,形成双抗体夹心法。
该检测方法最大的优势在于无需进行引物标记,检测灵敏度比ELISA方法更高。
如今,激酶检测技术朝着活细胞检测的方向发展,AlphaScreen在活细胞激酶检测有着独特的优势,可以检测内源底物的磷酸化状态。
蛋白酶检测
AlphaScreen已设计用来检测多种蛋白酶的活性,例如ADAM。
供体珠和受体珠分别偶联了抗体针对蛋白多糖(aggrecan)的两个不同的抗体表位。
当底物蛋白多糖结构完整的情况下,成对的珠子距离拉近,能产生光信号。
当ADAM存在的情况下,能打断蛋白多糖的完整结构,光信号强度降低。
类似的检测方法在小分子高通量筛选中应用很广泛。
蛋白底物被水解后,供体和受体珠分开,光信号强度降低
同传统的蛋白酶活性检测技术(例如,基于FRET的检测方法)比较,AlphaScreen优势在于能利用较大分子底物,尤其长片段蛋白底物上存在多个蛋白酶水解位点,而多肽片段只含有一个水解位点则会错失大量蛋白酶功能信息。
泛素化是一类翻译后的修饰,由E3连接酶家族调控,将导致目标蛋白的降解。
研究已发现,E3连接酶活性的失调与多种疾病发生机理有关(如Alzheimer’s、Parkinson’s、癌症、炎症反应),因此E3连接酶是一类重要的药物靶标,传统的筛选技术通量低,并多采用免疫印迹技术。
文献已报道使用AlphaScreen 技术筛选未知的E3连接酶底物,即经历泛素化修饰的未知靶标。
该项目筛选连接酶Rsp5的底物,大量的未知底物加上GST标签,以此偶联上受体珠;体系中加入生物素化的泛素;如Rsp5能作用于底物时,将生物素化的泛素加上GST标签底物,供体珠亲和素-生物素偶联,将供体珠受体珠距离拉近,单体氧分子得以传递,产生光信号。
利用该方法,此次项目中筛选得到大量首次得到的底物,后续的电泳胶实验和细胞毒性检测也证实了这些底物为Rsp5的泛素化靶点。
蛋白之间相互作用检测
很多细胞学检测涉及到复杂的蛋白之间相互作用,包括配体/GPCR结合,G蛋白偶联,激酶与底物结合,以及转录因子同激活子/抑制子之间的相互作用。
生长因子受体结合
以TNF受体超家族OX40受体为例,配体(OX40L)带有生物素标签将偶联至亲和素包被的供体珠;受体(OX40)以融合蛋白的形式连上IgG的部分Domain,以此偶联上Protein A包被的受体珠;当OX40L 与OX40结合后,将供体珠和受体珠距离拉近,单体氧分子得以传递,产生光信号。
在实际高通量筛选中,已筛选出若干个抑制OX40L结合的小分子。
转录因子
AlphaScreen也同样用于转录因子和核内结合位点的结合,例如雌激素受体(ER)和steroid receptor
co-activator 1(SRC-1)。
ER通过抗ER抗体偶联至受体珠,多肽片断(SRC-1)生物素化后偶联上供体珠。
ER激活剂激活ER后将启动ER和SRC-1的相互作用,产生光信号。
诸如上述,AlphaScreen技术用于受体的激活剂和抑制剂的高通量筛选。
病毒蛋白结合
传染性疾病的机理研究中病毒蛋白引起的细胞transformation和增殖。
例如,人乳头瘤病毒(HPV)通过抑制p53活性,抑制细胞经历凋亡,是cervical癌症的主要致病因子。
该过程中,HPV蛋白E6与泛素化连接酶E6AP而引发该过程。
文献报道使用AlphaScreen检测E6和E6AP相互作用,以检测两者结合的抑制因子。
检测体系中,E6-GST标签蛋白结合至受体珠,E6AP生物素化后连接至供体珠。
通过该检测平台筛选了约3000种小分子并成功筛选出若干个先导物,并由后续实验证实。
AlphaLISA
目前,高通量的生物标志物筛选分析对于自动化检测仪器平台的要求较迫切,而目前常见的生物标志物分析技术为ELISA。
ELISA技术不可避免地需要多个洗涤步骤,这需要自动化仪器的复杂编程,将增加成本并降低准确性。
ELISA技术动态范围为2个数量级,多数情况下需要对样本进行多次稀释以达到ELISA检测的范围内。
AlphaLISA技术作为AlphaScreen的延伸,很好地满足生物标志物的高通量筛选需求。
检测原理类似于双抗体夹心法,示意如下:
与ELISA相比,AlphaLISA具有下述特点:
传统ELISA AlphaLISA
特异性高高
灵敏度灵敏(皮摩尔水平)高灵敏(亚皮摩尔)
检测特性非匀相,需要多次洗涤匀相,无需洗涤
人力非常耗人力人力需求非常少
高通量实现高通量较困难容易实现微型化
抗体需求需要高亲和度的抗体可以使用高亲和/低亲和力抗体
上样体系大,50~100μl小,< 5μl
检测范围有限(2个数量级)大(4个)
仪器需求普通微孔板Alpha检测特殊仪器,需要激光器
总结
任何技术都是一把双刃剑,有优势也有限制,AlphaScreen/AlphaLISA技术也不例外。
AlphaScreen技术主要的限制在于反应体系对于强光或是长时间的室内光敏感;其次,某些化合物对于单体氧分子的捕获会降低光信号;供体珠光漂白效应使得信号检测以单次为佳。
与ECL、FMAT技术相似,AlphaScreen也需要高能激光器;同其他技术相比,AlphaScreen对于检测仪器平台有要求。
AlphaScreen技术主要优势在于待测物质的范围宽泛,从小分子到大型复合物;均相体系、快速、稳定,灵敏度更高;AlphaScreen检测也不需要荧光标签的引入,避免了空间位阻影响生物分子的相互结合;可用于检测生物学粗提物例如细胞裂解物、血清、血浆、体液等,而不会影响测读效果。