制药与生物制药 - 药物发现

靶点发现

一系列正交生物物理方法,可全面深入研究潜在靶点及其结构

概述

概述

在生物制药相关的药物发现实验室中,整个工作流程都基于药物靶点展开,并且所有初始工作都致力于识别和了解与疾病相关的靶点。然而,靶点发现绝不仅仅是一项疾病相关的基础研究,它还需解答所有关于结构信息、靶点与其他蛋白质相互作用的问题,例如信号级联问题等。布鲁克提供一系列应用广泛的正交生物物理方法,让您可以充分研究感兴趣的靶点。所有这些信息都可以让您在后续的药物研发阶段,在合理的基础上展开药物发现过程。

非常关键的第一步就是对靶点进行临床相关性评估,即调控靶标是否会产生临床上的预期结果。在这个阶段,需用到转基因和疾病模型来进行重要的体内研究,并且通常还需使用工具化合物,用于确定潜在的靶点。布鲁克临床前成像系统,如BioSpec MRI和Skyscan micro-CT,可精确检测疾病期间的一些病症,而这些病症可能与所关注的特定靶点息息相关。纵向成像技术可在给定时间内对功能完整的器官/组织中的体内生物标志物进行评估。这种方法可获取更多的信息并且减少用作实验的动物数量。

布鲁克timsTOF Pro-series可用于揭示疾病状态下的蛋白质组学表征,如上调和/或下调。PASEF(同步累积连续碎裂)方法可实现高速度(高达100 Hz)与高灵敏度。通过使用鸟枪法蛋白质组学分析法,人们可以最深入地了解蛋白组。

X射线衍射被视为结构确定的黄金标准方法,可用于确定几百kDa的高分子量结构。这种技术能以最佳分辨率,深入研究蛋白质的结构和结合行为。由于可以使用同步加速器的机会非常有限,布鲁克研发的D8 VENTURE,配备了最先进的SC XRD机器,这款仪器可以自动进行室内晶体结构测定或晶体筛选。

溶液中的蛋白质可以通过核磁共振(NMR)技术进行额外的结构研究。高场和超高场NMR分析同样适用于较小的蛋白质,甚至适合那些高度灵活的或固有无序蛋白质。此外,NMR可检测溶液中(通常是在生理条件下)的蛋白质结构和动态,还可对配体结合亲和力进行研究。新一代高分辨率固体核磁共振技术(FAST MAS、DNP)继往开来,可在固体条件下对膜蛋白等靶点进行结构测定。

交联质谱(XL-MS)和氢氘交换质谱(HDX-MS)技术被视为互补的解决方案,有助于解决靶点结构解析过程中的面临问题。蛋白质中的某些氨基酸会选择性地与相关侧链(通常是赖氨酸和氨基末端)进行反应。识别上述氨基酸,可提供关于蛋白质哪些部分正在与其他部分,或与其他蛋白质相互作用的信息。XL-MS技术正是通过这样的氨基酸识别,来深入研究蛋白质间和蛋白质内的分子间及分子内相互作用。关于蛋白质哪些部分可被溶剂吸收,HDX-MS则可以提供这方面的信息。HDX-MS还可用于确定抗原表位/抗体决定簇,或使用所谓的 "足迹 "实验确定配体结合部位。

表面等离子体共振(SPR)为靶点发现过程增添了关键的信息。通过对生物分子靶点和潜在结合物(分析物)之间的相互作用进行无标签和实时分析,可以深入了解除亲和力之外的其他相互作用。动力学速率常数可以揭示靶标-分析物这类复合物的时间稳定性。与此同时,SPR还能分析不同条件下的特定相互作用,如不同pH值或不同辅因子。此外,SPR可以解释分析物与蛋白质的结合机制(例如,变构结合)。通过这些手段,SPR可以更精确地实时研究靶标蛋白在生物学方面的性质。对于NMR而言,SPR是一种正交方法,通常用于已知结合物或片段的靶点验证。

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