在任何藥物研發(fā)進程中,實驗方法的設(shè)計和優(yōu)化對新藥研發(fā)的成功性而言至關(guān)重要。我們需要考慮的因素包括:選擇最合適的檢測技術(shù),讀取模式,和實驗?zāi)P停ㄉ锘瘜W(xué),細胞或動物)。通常,這些因素會影響數(shù)據(jù)質(zhì)量,生物相關(guān)性以及治療的可預(yù)測性,最終將影響整個臨床前藥物開發(fā)工作的成敗。
方法技術(shù)的選擇
第一步是確立解決實驗問題的技術(shù),例如激活,抑制或調(diào)控靶標、闡明MOA(作用機制)、確定受體 - 配體或蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)的相互作用、鑒定和定量疾病特異性生物標志物或血漿中的生物標志物成分。
樣本基質(zhì)的兼容性
生物標志物測定旨在檢測或定量生物學(xué)中的靶標樣本(例如,復(fù)雜基質(zhì))中的含量,這種負責(zé)基質(zhì)涵蓋范圍有:細胞培養(yǎng)中的分泌蛋白,細胞裂解液,組織提取物,唾液,尿液,血清,血漿,血液的上清液,或其他液體(例如,CSF,BALF)。分析技術(shù)可能并非總是如此。某些實驗方法在某些基質(zhì)中存在干擾而不適用。例如,在血清,血漿或血液中的血紅蛋白表現(xiàn)出廣泛的可見光譜吸光度,即在350和600nm之間。檢測方法中,依賴于這些波長的激發(fā)或發(fā)射將容易發(fā)生干擾;谙礈斓臋z測方法可以避免由于過多復(fù)雜基質(zhì)引起的干擾,因為干擾物質(zhì)在洗滌過程中被沖走。為了確定基質(zhì)的相容性,在合適的稀釋液中的加標回收和標準曲線是傳統(tǒng)的驗證方法。
同時,在復(fù)雜體系中的抗體選擇也是非常重要的,靶標蛋白可能被修飾或者酶切,影響抗原識別位點,因此,加入蛋白酶抑制劑也是有必要的。
實驗效果 :靈敏度和動態(tài)范圍
一個實驗的靈敏度決定了其在動態(tài)范圍內(nèi)的對其靶點的檢測的“分辨率”,同時預(yù)警了不同批次批次之間的最低檢測范圍的差異性。靈敏度同時也依賴于檢測樣本。血清中的檢測難度高于細胞水平。同時“珍貴樣品”如有限的細胞或者組織會決定測試的容許體積等。方法技術(shù)也會影響檢測靈敏度,如發(fā)光和熒光的模式比吸收光的模式的靈敏度要好。
動態(tài)范圍定義了檢測下限和上限。例如下圖所示,不同的檢測技術(shù)對于腫瘤壞死因子TNF的檢測動態(tài)范圍達到了數(shù)量級的差異。因此,當(dāng)樣品含量超過了其實驗方法的動態(tài)范圍,其濃度,動力學(xué)參數(shù),活性,結(jié)合力將不準確。因此,需要預(yù)先滴定檢測窗口以免達到飽和。
下圖展示了不同實驗技術(shù)對于不同的親和力的適用范圍:
特異性
特異性對于確保篩選靶向的靶點或表型非常重要。對于免疫分析,需要考慮針對靶向分析物特異性的抗體,特別是對于靶向蛋白質(zhì)的部分修飾新表位變化,結(jié)合/未結(jié)合或活性/非活性狀態(tài)。此外,還需要考慮物種和靶點的交叉反應(yīng)性。
穩(wěn)定性和準確性
盡管信號強度和和性噪比(S/B)通常被用來評估一個實驗的質(zhì)量,可重復(fù)性和準確性也是非常重要的。Z’是一個非常好的評判標準。例如,相對而言,高Z’而低信噪比的實驗方法好于低Z’高性噪比的實驗方法。與此同時,實驗發(fā)法應(yīng)當(dāng)具有高重復(fù)性,定量實驗應(yīng)該有標準品做參照。設(shè)置好對照,好的標品,抗體,陽性化合物對于建立可靠的實驗是非常重要的。
試劑和其他耗材
對于免疫實驗來說,高靈敏度和搞特異性的抗體非常重要,同時還有對應(yīng)的酶或重組蛋白。通常,所有的實驗成分,例如細胞、蛋白、酶、輔因子、底物、激動劑,拮抗劑等都需要進行濃度滴定以確定最優(yōu)濃度。該過程能夠確保穩(wěn)定的動力學(xué)研究以及防止過飽和濃度而產(chǎn)生的試劑浪費。(如下圖)
細胞模型
在選擇細胞模型時,應(yīng)考慮使用原代細胞與重組/永生化細胞系的優(yōu)缺點,以及研究內(nèi)源性與重組表達的靶蛋白。同時需要評估目標蛋白的表達水平,因為過多或過少的表達會影響靈敏度和分析質(zhì)量。細胞傳代和培養(yǎng)條件也會影響實驗質(zhì)量。
微孔板的選擇
正確選擇微孔板可以減少交叉效應(yīng)、降低背景、降低信號吸收或放大信號強度。下表顯示了基于檢測方法的微孔板選擇矩陣。
眾所周知,藥物研發(fā)花費巨大,耗時長。優(yōu)化已知影響數(shù)據(jù)質(zhì)量、生物相關(guān)性和治療可預(yù)測性的實驗因素最終推動整個臨床前藥物開發(fā)工作的成功。選擇最合適的分析技術(shù)、讀取模式和實驗?zāi)P鸵约皟?yōu)化實驗方案為成功和經(jīng)濟有效的藥物開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
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