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j9九游会SPR平台专家杨晶晶:分子互作金标准SPR技术,助力药物发现跑出“加速度”
时间:2023-01-03
来源:j9九游会生物
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【摘要】:j9九游会生物生物部副主任杨晶晶先生通过经典案例深入阐述SPR技术在分子互作领域的优异表现。

表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)是一种利用表面等离子共振原理进行分析的生物技术,作为公认的分子互作金标准,具有实时、非标记、高灵敏、可定量及高通量等检测优势,现今被越来越多的科研人员应用到生命科学领域。

 

j9九游会生物生物部副主任杨晶晶先生做客第12期j9九游会医药观,以“表面等离子共振(SPR)——分子互作亲和力检测的金标”为主题,分享了SPR的原理和优势,详细介绍了j9九游会SPR平台,并通过相关经典案例深入阐述SPR技术在分子互作领域的优异表现。

 

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SPR:一种自然界的光学物理现象

 

1902年,科学家Wood在一次光学实验中首次发现了SPR现象,它是自然界中所存在的一种光学物理现象,当光在棱镜与金属膜表面发生全反射现象时,会形成消逝波进入到光疏介质中,而在介质(假设为贵重金属)中又存在一定的等离子波,在基于能量守恒的前提下,两种波段相遇时可能会发生的共振现象。

 

1971年,科学家Kretschmann为SPR传感器结构奠定了基础,也拉开了应用SPR技术进行实验的序幕。基于该光学现象构建的生物分子相互作用的新型生物传感分析技术,是在不进行任何标记的条件下测量各生物分子之间实时、原位及动态的相互作用过程。在SPR实验中,生物传感器的光源为偏振光,传感芯片表面镀有一层金膜,先将一个分子固定到芯片表面上(Ligand),而另一个与之相互作用的分子(analyte)以溶液的形式连续流过芯片表面,检测器能实时检测溶液中的分子与芯片表面的分子结合Ka、解离Kd过程,并以SPR响应值的形式显示。

 

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(SPR芯片工作原理示意图)

 
 

如何正确应用SPR检测技术?

 

在全球创新药发展浪潮中,新兴生物分析技术不断涌现,SPR凭借着其实时性、准确性、稳定性和高重复性,在2016年被正式收录到美国和日本药典,愈来愈广泛地被应用到药物研发领域,极大地提高了小分子药物的筛选效率,堪称分子互作亲和力检测的金标。杨晶晶主任列举多个j9九游会成功SPR检测案例,专业讲解了SPR技术在分子互作领域的广泛应用。

 

SPR Binding Assay-CM5

 

将蛋白固定在CM5芯片表面,小分子作为流动相,测定不同浓度的小分子与蛋白结合与解离情况。操作过程中,首先需要对蛋白进行pH4.0醋酸钠溶液浸泡处理,然后再经过脱水缩合与CM5芯片表面的羧基形成肽键,这可能会导致蛋白质的活性减弱甚至破坏蛋白质的结构,所以在实验中通常不建议直接使用蛋白质与CM5芯片进行偶联。

 

 

 

SPR Binding Assay-SA

 

作为检测亲和力的首选方法,采用SA芯片捕获蛋白,小分子作为流动相,不需要对蛋白进行醋酸钠溶液浸泡,避免了对蛋白质的损坏。在早期蛋白设计环节,将目标蛋白加上Avi-Tag标签,完成蛋白纯化后再进行生物素化处理。

 

 

 

SPR Binding Assay- NTA

 

适用于特殊类蛋白,比如膜蛋白、激酶、转运蛋白、离子通道等一些比较敏感的蛋白,首先通过添加His标签来方便纯化,然后再采用NTA捕获芯片螯合镍离子捕获带有His标签蛋白。

 

 

 

Biacore-Based Library Screening

 

通用j9九游会自有的Biacore平台,对客户提供的化合物库进行从单点到多浓度的筛选。

 

 

 

Biacore-Based Library Screening(Cont’d)

 

首先通过亲和力质谱筛选技术(ASMS)对j9九游会20万非共价化合物库进行大筛,然后再通过SPR进行进一步验证。

 

 

 

Dual Injection Binding Assay

 

通过dual injection模型检测同位点结合。

 

 

 

A-B-A Injection Binding Assay

 

通过A-B-A Injection模型检测是否为同一个结合位点以及两个分子间的结合力。

 

 

 

A-B-A Injection Binding Assay(Cont’d)

 

通过A-B-A Injection模型检测两个化合物在不同结合位点的结合。

 

 

 

A-B-A Injection Binding Assay - PROTAC

 

通过A-B-A Injection模型检测PROTAC分子,尤其适用于分子胶的检测。

 

 

 
 

j9九游会SPR平台——高效助力药物筛选

 

j9九游会生物SPR团队现拥有数十名专业且富有经验的研究人员,借助稳定的Biacore 8K及Biacore S200检测平台及Mosquito HTS、Dragonfly®、Echo 650等自动化配套设备,每天可完成超过640个化合物的筛选,2021年成功交付超100个靶点的方法开发。

 

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j9九游会提供蛋白与蛋白、蛋白与多肽,蛋白与小分子,抗原与抗体之间的多种亲和力检测。除进行客户化合物常规筛选外,九游会·(j9)官方网站-真人游戏第一品牌还提供j9九游会自有片段化合物库的筛选,在经过j9九游会蛋白生产、结构研究以及ASMS筛选后,再采用SPR技术进行进一步的苗头化合物结合确证,高效推动早期药物发现。在项目模型构建方面,除了进行传统二元模型亲和力检测,j9九游会还完成并交付诸多三元复合实验项目如PROTAC等。

 

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