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均相时间分辨荧光自身免疫性疾病药物研究 [复制链接]

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自身免疫性疾病是机体对自身抗体发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。机制是复杂的,通常受到细胞或蛋白质水平上的许多相互作用以及重要的细胞内通路的严格调控。尽管这种复杂性成为自身免疫疾病研究中的难题,但是复杂的相互作用、介质和信号通路均可提供药物发现的靶点。细胞因子是炎症的主要介质。自身免疫性疾病研究中最成功的方法之一是筛选抑制其分泌或阻断其受体和信号转导的化合物,从而降低整体炎症反应。其中研究最多的有白细胞介素和趋化因子。细胞因子抑制筛选IL-17是一种由Th17表达的促炎细胞因子,在多发性硬化症和类风湿性关节炎等自身免疫性疾病的发病机制中的重要的效应因子。已经证实,抑制IL-17可以减轻上述疾病的症状,使其成为药物发现的一个重要靶点。

图1:HTRF细胞因子检测的原理

年,Fujita-Sato等人通过TR-FRET试验,筛选了约种不影响IFNγ分泌的IL-17抑制剂化合物。该实验使用地高辛能够作为IL-17表达的抑制剂,而不影响IFNγ的分泌(图2A和2B)。地高辛与RORγt结合,成功地抑制了Th0细胞向Th17的分化。

图2A:在地高辛刺激下,CD4+细胞中IL-17和IFNγ的表达水平。

图2B:地高辛刺激或无刺激时,伊屋诺霉素和PMA刺激Th17和Th1中IL-17的表达水平

基于Fujita-Sato团队的发现,Takaishi等人旨在开发一种RORγt拮抗剂来抑制银屑病中的Th17分化和IL-17表达。他们通过监测Th0分化为Th17和TR-FRET检测IL-17和IFNγ的表达水平。研究结果表明,A是一种新的RORγt激动剂,其效果强于Fujita-Sato所描述的地高辛(图3)。

图3:地高辛和A浓度增加,Th17的抑制率变化

使用银屑病小鼠模型中研究A对银屑病的作用,结果显示银屑病样症状得到缓解,如皮肤损伤和炎症。HTRF技术检测的IL-17在皮肤炎症区域分泌减少(图4)。表明A在银屑病中治疗中具有潜在抑制效果。

图4:A对TPA诱导的小鼠耳朵银屑病样症状的影响。甲基纤维素(MC)作为控制剂。

年,Dobritsa等人开发、优化并验证了一种与HTS兼容的TR-FRET检测方法,用于筛选IL-17和/或Th17抑制剂。使用HTRFIL-17试剂盒,他们评估了HTS兼容96和板格式的可靠性,得出了该系统的稳健性、易用性和鉴别效力。通过对雷帕霉素和环孢霉素A的剂量-反应分析进一步验证,这两种化合物被称为IL-17抑制剂,在本研究中首次测定了其体外效价(IC50分别为80±23pM和±52nM)(图5)。最后,通过该方法可以鉴定出IKK16作为IL-17产生的抑制剂,半抑制浓度为±79nM。

图5:雷帕霉素、环孢霉素A和IKK16的剂量-反应曲线。

细胞因子和受体的阻断剂筛选文献记载集中于研究细胞因子分泌的抑制剂,但是通过阻断细胞因子和其受体结合或传导信号通路来降低细胞因子的活性,这一方法也是值得研究的。IL-21是一种主要由CD4+T细胞和NKT细胞分泌的细胞因子。以慢性炎症为特征的自身免疫性疾病的发病机制中多有IL-21的分泌,如狼疮、类风湿性关节炎和炎症性肠病。中和IL-21的生物活性已经被证明可以减少这些疾病的症状。年,Vugmeyster等人寻求开发适合于抑制IL-21R的抗体。使用噬菌体展示方法,他们从18A5抗IL-21R抗体中获得许多抗体变体(单链变异片段或ScFv)。这些ScFv通过HTRF竞争实验进行筛选。生物素标记的IL-21R和XL标记的链霉亲和素和Eu标记的抗IL-21R抗体,抗体与IL-21R结合,这使Eu和XL接近,光激发Eu触发荧光共振能量转移(FRET)。加入的ScFv与抗IL-21R抗体竞争,从而信号下降(图6)。

图6:竞争实验检测原理图

通过分析,能够识别出一组潜在的抗体变体,其中两个抗体只有四个氨基酸不同。对这两种抗体在小鼠狼疮模型中的进一步研究和测试,在药理活性和药效学特征方面,这些抗体的非常微小的变化可能导致显著的体外和体内效应。细胞因子为自身免疫性疾病中的药物发现提供了多个筛选靶点。HTRF分析已经成功地用于解决药物筛选,并具有满足高通量的需求,实验耗时短(2小时),样本消耗少,操作简单,无洗涤,灵敏度高,动态范围宽等优势。

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