受体药物筛选技术的研究进展

(河北大学生命科学学院2012级生物工程 河北保定 071002)

受体药物筛选技术是利用从人体中的某些器官或者组织中分离出来的细胞膜或细胞内受体以及克隆受体作为模型,在体外准确寻找新药的技术。这些受体主要是嵌入细胞膜的脂蛋白或者糖蛋白,与受体相结合的药物可能是受体的激动剂,也可能是起阻断作用的拮抗剂。应用受体筛选法或配体结合筛选法来检测各种受体激动剂或拮抗剂类药物是近年兴起的新技术[1]。

1 受体药物筛选技术的原理及筛选过程

受体药物筛选过程主要分为三个阶段[2]:首先,从大量化合物进行初步筛选,可以显示出哪一类化合物为合适的配体,反映出化合物与靶受体之间能否特异性结合。然后,通过实验选择初步筛选中可以与受体结合的具有结合活性化合物的最适浓度、一半抑制浓度和解离常数,验证它的作用强弱,与现有相同作用功效的药物相比较,决定能否进行特异性筛选。最后,对化合物进行特异性筛选,根据受体和活性化合物的相互结合情况,确定活性化合物的应用疗效,从而从大量的先导化合物中进一步筛选出作用效果好、药用动力学理想的化合物。

2 受体药物筛选的模式

2.1基于转录的细胞内受体配基筛选

这种筛选方法是以克隆得到的大量、高纯度人细胞内受体和与之相互作用的DNA序列专一性识别反应为基础,通过载体共转染能表达的细胞内受体和相关的报告基因来进行筛选。配基将需要表达的受体激活,然后受体识别相应的DNA序列,诱导相应报告基因的表达。这种方法适多适用于细胞内可以与受体直接作用的受体激动剂和拮抗剂的筛选。例如,荧光素酶报告基因系统是以荧光素(luciferin)为底物来检测萤火虫荧光素酶(fireflyluciferase)活性的一种报告系统。荧光素酶催化luciferin氧化成oxyluciferin,在luciferin氧化过程中,会发出生物荧光,可以直接观察受体—配体特异性结合反应的发生。

2.2基于转录的细胞因子受体配基的筛选

转录激活蛋白(STAT)与其相应的结合序列(SBE)相互识别,可以诱导相应的基因表达,在细胞因子受体信号转导过程中发挥了关键性作用,根据以上作用机制,把结合序列与报告基因连接在一起,再导入相关细胞因子受体存在的细胞中,可以建立起一种与细胞因子受体结合的激动剂和拮抗剂的筛选方法。

2.3利用黑色素细胞筛选G蛋白偶联受体配基

研究表明,非洲爪蟾的色素细胞中含有黑素体,经腺苷酸环化酶和磷脂酶C作用,分散成黑色素,从而使细胞变黑。G蛋白偶联受体可以激活这两种酶类,使细胞呈现黑色。但是如果激活抑制腺苷酸环化酶的受体,就可以聚集黑色素,使细胞变亮,通过微量化的比色法可以检测上述变化。我们可以利用色素细胞的这种特性,建立G蛋白偶联受体配基的筛选技术,用于一些G蛋白偶联受体激动剂或者拮抗剂的筛选。

2.4利用重组可溶性受体和同位素标记配基的药物筛选

传统的受体药物筛选一般是利用活体细胞来制备膜受体,通过受体与配基特异性结合,然后对其进行分离、提取,这种方法操作难度大,价格昂贵,在实际应用中受到了很大程度的限制。而利用重组可溶性受体和同位素标记配基的药物筛选方法灵敏度高,专一性好,并且克服了细胞的筛选受到有机试剂最大浓度限制和干扰细胞物质存在的缺点,筛选效率大大提高。其基本原理是利用重组可溶性P55 TNF一α受体蛋白将培养板包被起来,然后用同位素标记的35I一TNF一α进行受体—配基反应,洗去35I一TNF一α,在γ计数仪上测量放射性,从而在NATCHEM库中筛选出天然的受体拮抗剂。

2.5利用重组可溶性受体和肽库筛选小分子模拟肽

利用重组可溶性受体和肽库筛选小分子模拟肽方法是将重组可溶性受体蛋白通过与抗体共固定在微量滴定板上,然后用噬菌体表面展示技术建立的多肽库进行筛选,确定可以与受体高度亲和的多肽结构,再通过先导物结构改造方法合成类似物、同源物或衍生物等,从中筛选出治疗效果好的化合物。

3 受体药物筛选技术展望

受体药物筛选技术是新药研发的重要方法,有着其他药物筛选方法不可比拟的优点:首先,它经济、迅速,可以在短时间内快速检测多种化合物,提高了药物筛选的效率,其次,灵敏度高、特异性强,通过受体与配基德特异性结合来筛选药物,可以准确找到需要的药物,再者,这种方法的最终筛选结果将没有治疗活性的化合物剔除,只留下有药理活性的物质,方便后续操作,同时,这种方法是体外实验,没有动物实验中的体内生物屏障,减少误差,并且实验数据可信度高,结果可靠。

目前,受体药物筛选的相关技术研究已经有了较大的进展。已有文献报道,利用基因重组工程菌—大肠杆菌(E.Coli)成功表达大鼠的DNA聚合酶β,为后期筛选DNA聚合酶的抑制剂提供了大量的受体。上海医药工业研究院采用基因重组手段,建立了酵母双杂交系统,筛选到了用于治疗胰岛素敏感性差的糖尿病病人的新药[3]。以上这些研究进展都为以受体药物筛选技术为基础的药物筛选模型提供了更加坚实的理论基础。受体药物筛选技术应用受体与配基特异性结合的原理,高效、准确的筛选出有治疗效果的化合物,大大提高了新药研发工作的效率和水平,值得在药物筛选过程中进行推广。

[1]王瑜,吕尚军.新兴的受体技术与新药筛选.上海医药,24(7):315-317.

[2]吕秋军,高月.受体药物筛选研究进展.中国药学杂志,1999,34(1):6-8.

[3]朱宝泉.基因工程技术在医药工业中的应用及进展.中国医药工业杂志,1997,28(2):56-58.