用干冰冷藏运送DNA蛋白

POST TIME:2017-08-17 00:20 READ:

  随着DNA编码分子库持续扩大以及新的筛选方法不断开拓未知生物学领域,DNA编码分子库将成为制药行业研发新药的支柱之一。北京戴爱斯干冰规格如下:
 
1、直径3mm小米粒状干冰:常用于干冰清洗的。当然,也可以做冷藏,降温,以及舞台烟雾效果。
2、直径16mm(19mm)柱状干冰食品级干冰,常用于冷藏冷冻,保鲜储存,干冰烟雾,冷冻试剂,干冰实验、酒店饮料、冷装配等 
3、250克、500克块状干冰作用:食品级干冰,可定制包装袋,常用于电商快递,生鲜冷藏、烟雾特效、制冷降温、干冰清洗、防火灭火、人工降雨、冷装配等 
4、大块干冰:一般有1kg,5kg,10kg不等,也称为干冰砖。可有冷藏冷冻、烟雾特效、干冰清洗、防火灭火等多种用途。www.dryice.cc

  图片来源:KTSDESIGN


  在美国马萨诸塞州沃尔瑟姆市一座混凝土建筑的二楼,一台普通实验室冰箱的塑料盒子里放着一根透明试管,里面则含有天文数字尺度的混合物。这个分子库里冷冻的是由总部位于英国伦敦的制药公司——葛兰素史克(GSK)所属的一大批化合物,其中含有1万亿个独特的DNA标记分子,而这是银河系恒星数量的10倍。

  此类分子库正帮助制药公司和生物技术企业快速鉴定能“缠住”同疾病相关的蛋白,尤其是那些证实很难被靶向蛋白的候选药物。和传统方法相比,它们使得筛选工作更加迅速和廉价地展开。科学家还能利用它们探寻基本的生物学问题,并且研究酶、受体和细胞通路。

  药物发现通常从研究人员组装大的化学物质分子库开始,并在随后测试它们对靶点的效力。化合物被单个地添加到含有靶蛋白的“井”中,以观察它们是否影响其活性。这种被称为高通量筛选(HTS)的方法是自动化的,可利用自动设备测试上百万种化学物质,但它仍然很费劲,成本颇高,而且并非总是能成功。

  过去几年里,药物化学家尝试用条形码一样的DNA片段标记化合物,以此增加寻找潜在有用化合物的几率。这些使传统小分子库相形见绌的DNA编码分子库,为药物发明提供了所有的便利。作为开始,研究人员无须单独测试每个化合物,而是把所有DNA标记的小分子放入单一的混合物中,并在随后加入靶蛋白。在DNA条形码的帮助下,同靶蛋白绑定的任何化合物都能被轻易地鉴定出来。

  大即是美

  目前,GSK拥有全球最大的DNA编码分子库:比其拥有200万种化合物的HTS分子库大50万倍。

  建造DNA编码分子库有若干种方法:像GSK一样的最大分子库是利用一种名为“DNA记录”的方法建成的。诸如氨基酸、胺类、羧酸等化学基本成分是合成的,然后通过化学反应被一个独特的DNA条形码标记出来。第二种基本成分被添加到混合物中,以制造一种新的小分子,随后DNA条形码被延长。通过加入4种成分,化学家能创建像药物一样的分子。由于他们能利用上千种基本成分,因此潜在组合的数量是巨大的。

  同化学家不得不单独测试每种化合物的传统HTS分子库相比,DNA编码分子库更容易维护和使用。它能被存放在一个单独的试管中,而HTS分子库需要布满自动装置且大到足以将每种化合物单独存放的设备。

  不过,在沃尔瑟姆工作的GSK经理Chris Arico-Muendel介绍说,DNA编码分子库的真正之美在于它能合成数量惊人的化学结构。对于很难寻找的新蛋白标靶,该公司药物研发团队利用DNA编码分子库的频率即使没有超过HTS分子库,也和后者差不多。迄今为止,源自该公司DNA编码分子库的最先进化合物是GSK2256294。它能阻断一种涉及分解脂类的酶——环氧化物酶。这种候选药物出自GSK同普雷西斯公司的合作,并且完成了首次在人体中进行的安全研究。这些研究或许为进一步评估其在糖尿病、伤口愈合中的使用,或者作为慢性阻塞性肺疾病的治疗方法提供给了支持。“我们对DNA编码分子库在GSK内部的进展非常满意。”Arico-Muendel表示。

  量身定制

  其他生物技术公司添加了一些更有趣的内容。它们不仅利用DNA标记鉴别化合物,还将其作为制造化合物的模板。哈佛大学化学家David Liu和他的学生发明了这种“以DNA为模板”的方法,并利用它建造了被称为大环化合物的环状分子库。这些更加稳定的较大环形分子在多个位点同靶蛋白发生相互作用,从而提高了结合反应的特异性。

  Liu首先创建了充当向导的单链DNA模板。它们包括了同化学基本成分上的DNA标记互补的若干区域。随后,他依次将DNA标记的基本成分添加到反应容器中,并且依靠DNA碱基配对,将被标记的成分聚集起来,使其近到足以相互结合在一起。随后,最终的反应会将链状基本成分转变成环状,从而产生每个均对应独特DNA条形码的环形大分子。

  构建以DNA为模板的分子库涉及巨大的工作量,因为研究人员必须为每个分子设计一个模板,并且用DNA为上千种基本成分作标记。因此,以DNA为模板的分子库要比DNA记录法产生的分子库小,但从规模上来说,它们仍然超越了HTS分子库,并且拥有其他优势。由于科学家从一开始便知道产生的是何种化合物,因此他们能纯化以DNA为模板的分子库,从而移除那些标记不准确的化合物。相比之下,DNA记录法产生的巨大分子库可能仍然含有被错误标记的化合物,并由此可能导致研究人员在药物筛选上白费力气。

  Liu创建的强大分子库包含1.4万个分子,并且已经取得了一些成功。2014年,他的团队宣称发现了能阻断同Ⅱ型糖尿病相关的胰岛素降解酶(IDE)的特异、稳定小分子,并由此解决了几十年来研究人员一直在努力破解的问题。Liu和其他人已开始阐明IDE在健康和疾病中扮演的角色,将它们开发成药物的讨论也正在进行中。

  甜蜜的筛选

  一旦分子库被建立起来,鉴定哪种分子能结合靶蛋白的乐趣便开始了。大多数研究人员依赖于“亲和筛选”发现这些化合物。为实现这一点,他们会改造靶蛋白,将一种纯化标签包括进来。随后,他们利用纯化标签,将结合在一起的配对提取出来。最后一步是利用DNA测序仪,读取同小分子存在关联的DNA标签。

  即便靶蛋白数量很少,这种方法也能有所收获。据Arico-Muendel回忆,在一个项目中,学术合作者想筛选一种只能极少量产生的不稳定蛋白。“他们连夜乘飞机,用干冰将其运送到这里。我们马上对其进行了全部筛选。”他说,“事实上,这产生了一些真正不错的候选药物。”对于HTS来说,此类试验是不可能的,因为靶蛋白必须足够稳定和丰富,以便在试验开始前被添加到上百万个“井”里。

  不过,“亲和筛选”也有短板。笨重的DNA标签有时会妨碍和靶蛋白的反应,一些潜在的候选药物可能就此失去。然而,由于DNA编码分子库很大,以至于筛选者通常不会太过关心这些损失。更大的问题是,小分子及其标签能和纯化柱结合,并且产生假阳性候选药物。纯化标签还会影响靶蛋白的结构,从而导致数据上的混乱。

  一些团队已提出了解决该问题的方法。Vipergen是一家生物技术企业,其利用DNA模板法建立的分子库拥有5000万个分子。该公司已将希望放在一种“粘合剂陷阱浓缩”策略上。

  该公司首席执行官Nils Hansen介绍说,想象一下,你把蛋白分子库的混合物冻结起来,并将其切成超级小的冰块。如果冰块足够小,每个将仅含有单一的靶点。在这个尺度上,即便不采取纯化策略,同靶点相结合的小分子比例也将持续增加。Vipergen已通过在水油乳化剂中开展筛选工作,达到了同样的效果。其中,极小的水滴代替了冰块。“这很酷。”Hansen表示。

  在专家看来,随着DNA编码分子库持续扩大以及新的筛选方法不断开拓未知生物学领域,DNA编码分子库将成为制药行业研发新药的支柱之一。(宗华)

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