药物研发BIAcore应用合集

BIAcore是一种基于光学表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance，简称SPR）原理用于检测蛋白分子互作分析的常用方法。因为其准确性高、重复性好，被广泛应用在科学研究和药物研发过程中。目前SPR原理用于药物分析的方法已经被录入中国、美国、日本的药典，基于BIAcore方法的文献也已经超过了15000篇。什么是BIAcore？BIAcore为什么会这么优秀，快来一起了解一下吧！

BIAcore技术运用SPR物理光学原理，芯片表面有等离子波，在有入射光的照射下会产生一个折射光，从而产生一个折射角。而芯片表面接触的物质不同，会影响等离子波，这个折射光的角度会产生变化。结合的时间和物质的量都会引起角度的变化，从而引起响应值的变化。

首先把需要检测相互作用的其中一个物质作为配体连接在芯片上，另一个物质作为样品从芯片上流过。样品和配体之间的结合和解离都会引起响应值的变化，响应值的变化会实时被检测出来，并通过传感图实时显示在屏幕上。

因此，BIAcore技术具有实时检测，不需要标记，灵敏度高的特点。

药物研发大显身手

BIAcore技术可用于生物分子间结合特异性的分析、浓度定量、结合动力学和亲和力分析以及热力学分析等，在药物研发中应用广泛，所以在SPR技术被正式收录到中国、美国和日本药典后，BIAcore越来越多的被应用到药物的研发和质控中。接下来我们通过一些文献来看一下BIAcore在药物研发中是如何被应用的。

1、特异性分析

特异性分析

– 目标分子与靶分子之间是否发生特异性结合？

分子互作最基本的检测参数，我们可以利用特异性结合在药物研发过程中来筛选和药物分子特异性的结合的药物靶点受体。

例如在下面这篇文献当中，作者想验证哪些分子可以和肿瘤靶向分子EGFR特异性的结合并且具有较好的特异性，可以作为潜在的药物作用靶点。所以在实验之初，作者通过软件模拟筛选结合位点，然后用BIAcore进行验证，最后筛选出几个有潜力的结合位点，再进行下游的实验分析。例如经证明，小分子NSC51186能特异地与EGFR结合，如下图为从上到下的曲线依次是浓度由高到低的小分子NSC51186在EGFR表面流过的响应值（扣除了BSA参比）

参考文献：邓宏伟,等. 生物化学与生物物理进展, 2005, 032(002):180-186.

2、亲和力测定

亲和力测定

– 配体与分析物之间的结合强弱？

亲和力，可以用解离平衡常数（KD）反映，是一个描述配体和分析物分子之间的结合强度的参数，对于生物药物研发来说，亲和力是判断药效的关键功能属性之一，在生物药研发的过程中，抗体亲和力测定意义重大，如单克隆抗体，测定抗体亲和力，可以为适应不同用途选择单克隆抗体提供依据。

例如在下面这篇文章当中，作者想要研究基于HER2靶标的抗体偶联药物的机制，分别选择不同的抗体偶联药物，和阳性对照单抗相比，然后用BIAcore检测亲和力的变化，来验证偶联小分子或者效应分子之后对单抗亲和力的影响。

参考文献：张茂桃. (0). 基于HER2靶标的抗体偶联药物(ADCs)内吞机制研究. (Doctoral dissertation).

3、动力学分析

动力学分析

– 两分子结合和解离的速率快慢？

动力学在分子互作中是用来描述分析物与配体之间结合的速率（ka）和解离的速率（kd），是表征分子结合很重要的参数。在药物研发过程中，我们可以通过检测结合或者解离速率来判断结合的药物分子作用的时间和效果。

例如在下面这篇文献当中作者研究的是HIV蛋白酶突变与抗药性的关联性，通过BIAcore方法检测不同突变体和抑制剂的结合的动力学参数计算亲和力，来判断影响抑制剂作用的关键因素，最后发现是氨基酸突变造成解离速率（kd）加快，导致HIV蛋白酶与抑制剂的亲和力下降。

参考文献：Shuman , et al. Antiviral Research, 2003, 58(3):235-242.

4、浓度测定

浓度测定

– 检测样品中的目标分子浓度高低？

BIAcore系统在一定条件下，观察到的结合速率可以可直接用于获得溶液中分子的浓度，在药物研发中，可用来测定构效关系分析中药物分子的活性浓度。

例如在下面这篇文献中，作者想探究BIAcore系统浓度测定方法验证，探讨了称为游离浓度校准分析(CFCA)在药物检测绝对和相对浓度测量(包括评估生物治疗药物的效力)的理论基础和未来的发展。

参考文献：Pol, et al. Analytical Biochemistry, 2016, 510:88-97.

5、热力学分析

热力学分析

– 结合强弱、快慢的结构机理是什么？

热力学分析不是BIAcore最擅长的领域，但是在药物研发中，我们可以通过检测不同温度的亲和力来拟合出一些热力学参数，从而去研究影响药物分子互作的机理等。

参考文献：Lipschultz C A ,et al. Journal of Molecular Recognition, 2010, 15(1)

总结：SPR技术在药物研发中运用的越来越广泛，也说明了SPR方法在药物研发中重要的位置。本文旨在抛砖引玉，简单的介绍哪些功能可以应用于生物药研发当中，如果想了解BIAcore更多的应用，可以在小优课堂小程序搜索BIAcore讲座，有4期关于BIAcore应用的讲座可以观看。

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