
传统的研究药物作用机制的技术,比如基因组学以及蛋白质组学不仅耗时,而且需要专门的设备,现在马萨诸塞大学安姆斯特分校的研究员开发了一种全新的多通道传感技术,其可以在数分钟内就可以准确给出抗癌药物的作用机制。
该研究负责人Rotello和他的博士生Le Ngoc解释道:“研究人员需要筛选数亿化合物,才能发现一种新药,该过程需要数月才能完成,要想上市还需要另外一个关键过程,那就是该药物的化学作用机制。”Ngoc说:“快速发现药物作用机制的技术将大大提高新药的开发速度,打开了通向疾病新疗法大门。”
她说:“不同作用机制的药物会引起细胞表面结构性质的改变,该新型传感系统可以识别出这些改变。我们发现每一种作用机制都会引起一种独特的改变,我们通过通过细胞表面不同的响应模式,可以快速表征不同的药物作用机制。”该研究的详细内容发表在最新的杂志Nature Nanotechnology上。
该研究团队为了加速药物筛选过程,通过纳米金传感系统和三种不同颜色的标记蛋白(红,绿,蓝),开发了一种全新的基于特征的识别技术。编辑后的纳米颗粒和三种荧光蛋白组成了一个三通道传感器,其可以检测到细胞膜表面微小的结构改变。
药物诱导的细胞膜改变会启动不同组合的荧光蛋白,从而可以识别某一专门的细胞死亡机制。该纳米传感器适用于许多不同类型的细胞,并且不需要分析前复杂的前处理过程。因此该技术大大加快了药物发现以及毒理学研究过程,使其更加简单,高效。
目前的基于特征的识别药物筛选技术普遍使用的是传统的生物标记物,该过程需要多步细胞处理,以及专门的设备,褶这大大限制了其应用范围。Rotello和同事通过该三通道纳米金传感系统解决了这些问题,并大大提高了准确度。他说:“另外该技术仅需一次测量结果就可以得到药物作用机制的全部数据,极大提高了该过程的分析速度,通过标准的实验室设备仅需数分钟即可。”
该技术对药物研发具有巨大的潜在影响,Ngoc说:“这些传感器不但可以表征某单一药物的作用机制,也可以分析混合药物的作用机制,即药物的鸡尾酒疗法,目前许多治疗方案都采用了该疗法。”
Rotello强调道:“尽管我们对单一药物的作用机制已经了解的很多了,但是对于混合药物疗法,我们还所知甚少。该技术不仅对药物筛选有重大意义,其简洁性和快速性使其还可以用于加速抗癌治疗方案的选取,以及化合物毒理学分析,当前还有数以千计的未归类化合物需要毒理学评估。”
研究员指出该新系统提供了一种全新的毒理学分析方法,可以用于归类目前成千上万的商业化合物,目前还没有任何关于它们毒理性质的可参考数据。