北大国家重点实验室王静博士：分子相互作用技术平台发展与使用心得分享

分子相互作用技术是创新药物研发与产业化中必不可少的研究工具，贯穿药物开发的全过程。北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室的分子相互作用技术平台有13台大型仪器，包括表面等离子共振仪、生物膜干涉分析仪、等温滴定量热仪、微量热泳动仪、石英晶体微天平、蛋白纯化系统、动静态光散射和差示扫描荧光等。现就分子相互作用技术在创新药物研发中的实践进行分享。

分子相互作用技术平台发展

1.表面等离子共振（SPR）技术

SPR技术是法规与药典推荐的药物活性评价方法，可实时、原位检测各种生物分子如蛋白、核酸、多糖、多肽、脂类、病毒、纳米药物、小分子、离子之间的结合与解离过程，提供亲和力、动力学、特异性、活性浓度、作用机制研究（竞争/别构/表位）等信息。SPR技术具有较高的精度、灵敏度和稳定性，广泛应用于药物靶点发现与确认、天然产物活性组分发现、药-靶亲和力和动力学检测、高通量药物筛选、杂交瘤筛选与定量、抗体生物活性分析、仿药一致性评价、免疫原性检测、药物生产过程中的质控等。

2.生物膜干涉（BLI）技术

BLI技术也是药典里药物结合活性检测的推荐方法，主要用于生物分子间相互作用的亲和力、动力学性质以及蛋白浓度测定。近两年，基于BLI开发的垂钓方法也可以实现中药活性组分发现与验证以及靶标垂钓。BLI通过浸入即读的方式提高了检测速度，具有实时分析、高通量、样品适用性广、操作简便灵活、耗材成本低、样品可回收等优点。

3.等温滴定量热（ITC）技术

ITC技术是基于热量检测的通用技术。通过检测分子结合过程中吸收或放出的热量，得到亲和力KD、化学计量比N以及全套热力学参数（焓值∆ H、熵值∆ S 和吉布斯自由能∆ G）。其中，∆H反映了氢键和范德华力等特异性相互作用的贡献，∆S反映了疏水效应的贡献以及构象改变、位阻的影响，因此能为分子间相互作用提供全面而深入的作用信息。

4.微量热泳动（MST）技术

MST技术是基于分子热泳动现象。在MST实验中需要给其中一个分子标记荧光。MST的优势在于样品无需固定，能保持样品天然状态，并且样品消耗量低，检测速度快，不受缓冲液限制。对于难表达纯化或不稳定的蛋白，可以通过基因转染方法给细胞内目的蛋白标记his tag或GFP，然后无需纯化、直接使用细胞裂解液进行相互作用检测。此外，有些样品的相互作用需要提前孵育一段时间，这样的样品也适合用MST进行检测。

分子相互作用实验使用心得

1. 样品质量

高质量的样品对于获取高质量的分子相互作用数据至关重要。对于蛋白样品，实验前可以通过圆二色谱、动静态光散射、差示扫描荧光或差示扫描量热技术对蛋白进行分析，以确保蛋白结构和活性没问题。对于核酸样品，实验前可采用加热变性和缓慢冷却复性来保证其空间结构。对于难溶性小分子样品，需保证小分子在最高浓度下完全溶解，不能出现沉淀或析出。

2. 缓冲液选择

缓冲液常用PBS、Hepes或Tris体系。为了保持样品活性，有时需要额外调整缓冲液成分，包括pH、盐离子、盐浓度、去垢剂、还原剂、表面活性剂等。

3. 分子互作技术和实验方法选择

通常根据样品具体情况（类型、数量、多少、标签、纯度等）选择合适的分子互作技术和实验方法。分子相互作用实验，需要在实验过程中边做边摸索和优化条件。多种分子互作技术可以优势互补，相互验证。

北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室-王静 博士

王静，副主任技师，2016年博士毕业于中科院国家纳米科学中心，2016年8月起在北京大学医学部药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室大型仪器平台工作，负责生物分子相互作用技术平台的建设管理、测试服务和新方法新体系开发。利用表面等离子共振仪（SPR）、生物膜干涉分析仪（BLI）、等温滴定量热仪（ITC）、微量热泳动仪（MST）、差示扫描荧光（nanoDSF）等技术建立了靶标垂钓、中药活性成分发现、药物筛选与验证、竞争抑制研究、表位分析、分子相互作用的亲和力检测等一系列新方法新体系。主持一项国家自然科学基金面上项目和一项国家自然科学基金青年项目。近年来以第一作者/通讯作者在Nat. Commun., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Theranostics, Anal. Chem.等国际著名期刊上发表科研论文13篇，其他作者论文20余篇。申请发明专利一项，授权发明专利一项。

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