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基于膜電位檢測(cè)原理的 γ-氨基丁酸A型受體藥物高通量篩選模型

2022-03-31 09:05:48張瑞華陳學(xué)軍石晶晶李麗琴
關(guān)鍵詞:變構(gòu)激動(dòng)劑高通量

張 毅,石 童,張瑞華,陳學(xué)軍,靳 倩,石晶晶,王 陳,李麗琴

(國(guó)民核生化災(zāi)害防護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 102205)

γ-氨基丁酸A型受體(γ-aminobutyric acid type A receptor,GABAAR)是由5種亞基組成的配體門(mén)控氯離子通道受體,其中α1β2γ2亞型組成在人體內(nèi)分布最廣[1]。GABAAR因?yàn)槠涠鄻拥乃幚韺W(xué)功能被廣泛關(guān)注,激動(dòng)劑GABA通過(guò)抑制興奮發(fā)生和傳遞,介導(dǎo)鎮(zhèn)靜睡眠、抗驚厥和抗焦慮等相關(guān)生理過(guò)程[2-3],陽(yáng)性變構(gòu)劑地西泮(diazepam,Dia)通過(guò)對(duì)GABAAR的變構(gòu)作用增強(qiáng)GABA對(duì)GABAAR的激動(dòng)作用[4-5]。因此,GABAAR作為抗焦慮和鎮(zhèn)靜睡眠藥物作用的主要靶點(diǎn),在睡眠發(fā)生和維持等睡眠相關(guān)過(guò)程中發(fā)揮重要功能。

體外基于GABAAR的促睡眠藥物篩選方法主要有標(biāo)記法和非標(biāo)記法,其中非標(biāo)記法主要有膜片鉗電生理檢測(cè)法、Cl-敏感熒光染料檢測(cè)法和膜電位檢測(cè)法。膜片鉗電生理檢測(cè)法存在對(duì)細(xì)胞有損傷作用、檢測(cè)通量小、成本高昂的問(wèn)題;Cl-敏感熒光染料檢測(cè)法存在易漂白、檢測(cè)時(shí)限短的問(wèn)題[6]。近年來(lái)發(fā)展的基于膜電位檢測(cè)原理的實(shí)時(shí)熒光信號(hào)檢測(cè)技術(shù),其檢測(cè)原理為:當(dāng)激動(dòng)劑GABA作用于GABAAR時(shí),引起Cl-內(nèi)流進(jìn)入細(xì)胞膜,膜內(nèi)側(cè)呈負(fù)電性,細(xì)胞表現(xiàn)為超極化狀態(tài),這種超極化狀態(tài)很快被細(xì)胞外的陽(yáng)離子進(jìn)入膜內(nèi)側(cè)而削弱。本研究中使用的膜電位敏感熒光染料具有陽(yáng)離子親和性,在陽(yáng)離子進(jìn)入膜內(nèi)側(cè)的同時(shí),熒光染料也隨陽(yáng)離子一起進(jìn)入細(xì)胞膜內(nèi),表現(xiàn)為熒光信號(hào)增強(qiáng),熒光信號(hào)的大小與激動(dòng)劑GABA劑量相關(guān)。因此,激動(dòng)劑GABA引起的Cl-內(nèi)流表現(xiàn)為較高的熒光信號(hào),反之,表現(xiàn)為較低的熒光信號(hào)。該技術(shù)已經(jīng)在Na+和K+通道藥物篩選中獲得應(yīng)用[7-8],但是在Cl-通道藥物篩選中尚未得到廣泛應(yīng)用。隨著熒光信號(hào)檢測(cè)儀器靈敏度和檢測(cè)通量的提高,基于膜電位檢測(cè)原理的高通量藥物篩選方法顯示出良好的應(yīng)用前景。

本研究擬應(yīng)用表達(dá)人源α1β2γ2L亞型的GABAAR-CHO細(xì)胞株建立基于膜電位檢測(cè)原理的藥物高通量篩選方法,并通過(guò)方法優(yōu)化、工具化合物精密度檢測(cè)、工具化合物劑量-效應(yīng)關(guān)系檢測(cè)等進(jìn)行方法考察,為靶向GABAAR的活性化合物的早期發(fā)現(xiàn)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 細(xì)胞、試劑和主要儀器

表達(dá)人源α1β2γ2L亞型的GABAAR-CHO細(xì)胞株(α1亞基誘導(dǎo)表達(dá),由本課題組構(gòu)建并保存);紅色染料、藍(lán)色染料和Tetra型實(shí)時(shí)熒光定量分析系統(tǒng)(美國(guó)Molecular Devices公司);GABA(批號(hào):APN15178-1-1,英國(guó)Abcam公司);Dia(批號(hào):171225-200903,中國(guó)藥品生物制品檢定研究所);加巴嗪(gabazine,Gab,批號(hào):G215SM0150,美國(guó)Alomone公司);DMEM/F12培養(yǎng)基和胎牛血清(美國(guó)Gibco公司);Hank′s液(上海吉至生化有限公司);384孔細(xì)胞檢測(cè)板和384孔化合物板(德國(guó)Greiner公司);其他試劑均為上海阿拉丁生化科技股份有限公司產(chǎn)品。Countstar BioTech型細(xì)胞計(jì)數(shù)儀(上海睿鈺生物科技有限公司);B3111型CO2培養(yǎng)箱和1384型超凈工作臺(tái)(美國(guó)Thermo公司);IX51型倒置顯微鏡(日本Olympus公司);Five Easy型pH檢測(cè)儀(瑞士Mettler Toledo公司);萬(wàn)分之一電子天平(北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)。

1.2 GABAAR藥物高通量篩選反應(yīng)體系構(gòu)建

將細(xì)胞在DMEM/F12混合培養(yǎng)基中常規(guī)培養(yǎng),培養(yǎng)基中加入10%胎牛血清、殺稻瘟菌素10 mg·L-1、選擇性抗生素博來(lái)霉素100 mg·L-1、嘌羅霉素1 mg·L-1和潮霉素B 300 mg·L-1。將細(xì)胞置于37℃含5% CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱中常規(guī)培養(yǎng),每2 d按照1∶8~1∶10的比例傳代。

基于膜電位檢測(cè)原理構(gòu)建藥物高通量篩選方法的反應(yīng)體系,該反應(yīng)體系包含貼壁完全的細(xì)胞、膜電位敏感染料、激動(dòng)劑激活受體濃度和反應(yīng)緩沖液。首先,當(dāng)細(xì)胞生長(zhǎng)密度達(dá)到80%時(shí),在GABAAR-CHO細(xì)胞中加入四環(huán)素1 mg·L-1誘導(dǎo)α1亞基表達(dá)36 h,在誘導(dǎo)表達(dá)12 h后消化細(xì)胞,將誘導(dǎo)表達(dá)的GABAAR-CHO細(xì)胞按照每孔1×104個(gè)細(xì)胞接種到384孔板,繼續(xù)誘導(dǎo)表達(dá)24 h后制備成384孔細(xì)胞板(檢測(cè)前去掉培養(yǎng)基),然后加入20 μL紅色染料孵育30 min;另外,采用含Cl-的緩沖液制備含有0.15 μmol·L-1激動(dòng)劑 GABA(包含陽(yáng)性變構(gòu)劑或拮抗劑的GABA溶液)每孔體積為40 μL的化合物板,設(shè)置化合物加樣體積為5 μL;最后將染料孵育過(guò)的384孔細(xì)胞板和384孔化合物板放入膜電位實(shí)時(shí)熒光檢測(cè)分析系統(tǒng)進(jìn)行熒光信號(hào)檢測(cè),設(shè)置儀器參數(shù)為:檢測(cè)時(shí)間130 s,每秒1次,前10 s進(jìn)行基線檢測(cè)(獲得熒光信號(hào)B0),第11~130秒進(jìn)行化合物檢測(cè)(獲得熒光信號(hào)B1)。Tetra型實(shí)時(shí)熒光定量分析系統(tǒng)檢測(cè)GABAAR-CHO細(xì)胞膜電位信號(hào)的儀器參數(shù)設(shè)置詳見(jiàn)表1。在以下的方法優(yōu)化中主要對(duì)緩沖液體系、激動(dòng)劑GABA濃度、染料類型和染料孵育時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化選擇。

Tab.1 lnstrument parameters of FLlPRTETRAfor detection of γ-aminobutyric acid type A receptor(GABAAR)-CHO membrane potential signals

1.3 GABAAR藥物高通量篩選方法優(yōu)化

1.3.1 緩沖液體系選擇

緩沖液體系采用兩因素交叉設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法,因素1為緩沖液類型,分別為含Cl-緩沖液和無(wú)Cl-緩沖液,因素2為加入體系中的化合物體積,分別為5,10,20和25 μL。

含Cl-緩沖液配方為(mmol·L-1):CaCl21.26,MgCl20.82,KCl 5.33,NaCl 137.93,KH2PO40.44,Na2HPO40.34,葡萄糖 5.56,HEPES 20,用1 mmol·L-1的NaOH溶液將pH調(diào)節(jié)至7.4;無(wú)Cl-緩沖液配方為(mmol·L-1):葡萄糖酸鈣 1.26,葡萄糖酸鎂 0.82,葡萄糖酸鉀 5.33,葡萄糖酸鈉137.93,KH2PO40.44,Na2HPO40.34,葡萄糖 5.56,HEPES 20,用1 mmol·L-1的NaOH溶液將pH調(diào)節(jié)至7.4。

以GABA 1.00 μmol·L-1和GABA 0.15 μmol·L-1+Dia 30 μmol·L-1的檢測(cè)信號(hào)曲線獲得的激活值(activation signal value,ASV)(首先將第60~80秒的熒光信號(hào)B1對(duì)前10 s基線檢測(cè)B0歸一化處理,扣除本底后的數(shù)據(jù)的平均值)和Z′因子作為判定指標(biāo),判定緩沖液類型與化合物加樣體積對(duì)GABAAR膜電位高通量篩選方法的影響。Z′=1-3×(s樣本信號(hào)+s本底信號(hào))/|xˉ樣本信號(hào)-xˉ本底信號(hào)|。

1.3.2 檢測(cè)體系中激動(dòng)劑GABA濃度選擇

分別在10%激動(dòng)效應(yīng)濃度(excitatory concentration of 10%,EC10),EC20和EC50GABA濃度(即0.05,0.10 和 0.25 μmol·L-1)條件下,對(duì) Dia 的12個(gè)濃度梯度濃度(0.0005,0.0015,0.0046,0.014,0.041,0.12,0.37,1.11,3.33,10,30和90 μmol·L-1)進(jìn)行熒光信號(hào)檢測(cè),將第11~130秒的熒光信號(hào)B1對(duì)前10 s基線檢測(cè)B0作歸一化處理,扣除本底后獲得檢測(cè)信號(hào)曲線,計(jì)算該曲線下面積(area under curve,AUC)。以化合物濃度的常用對(duì)數(shù)值為橫坐標(biāo),以相對(duì)活性百分率(relative activity percentage,RAP,以工具化合物的最大激動(dòng)或抑制信號(hào)曲線的AUC值作為100%,對(duì)各濃度下的AUC值進(jìn)行百分比計(jì)算則為該濃度的RAP)為縱坐標(biāo),采用Origin 2019軟件進(jìn)行l(wèi)ogistic曲線擬合,獲得不同GABA濃度下,陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia的EC50值,以該值作為判定指標(biāo),將測(cè)得Dia EC50值較低(靈敏度較高)的GABA的濃度作為GABA激活受體的濃度。

1.3.3 染料選擇

分別采用紅色和藍(lán)色染料孵育細(xì)胞,對(duì)激動(dòng)劑GABA 的 11個(gè)濃度梯度(0.0005,0.0015,0.0046,0.014,0.041,0.12,0.37,1.11,3.33,10和30 μmol·L-1)和陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia的12個(gè)濃度梯度(0.0005、0.0015,0.0046,0.014,0.041,0.12,0.37,1.11,3.33,10,30和90 μmol·L-1)進(jìn)行熒光信號(hào)檢測(cè),并按1.3.2方法對(duì)熒光信號(hào)的AUC和RAP進(jìn)行計(jì)算,以化合物濃度的對(duì)數(shù)值為橫坐標(biāo),以各濃度的RAP為縱坐標(biāo),對(duì)GABA和Dia的EC50進(jìn)行檢測(cè)。以GABA和Dia的活性EC50值以及在2個(gè)化合物EC80濃度下獲得的ASV和Z′因子作為判定指標(biāo),判定染料的適用性。

1.3.4 染料孵育時(shí)間

分別在細(xì)胞與染料孵育10,30,50和120 min條件下,其余步驟同1.3.3,判定染料孵育的最佳時(shí)間。

1.4 GABAAR藥物高通量篩選方法穩(wěn)定性

采用優(yōu)化方法分別對(duì)不同濃度的激動(dòng)劑GABA(0.05,0.25和1.00 μmol·L-1)、陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia(1,5和30 μmol·L-1)和拮抗劑 Gab(0.1,1.0和10.0 μmol·L-1)進(jìn)行批間精密度考察,各濃度設(shè)6個(gè)復(fù)孔,連續(xù)檢測(cè)3 d。通過(guò)對(duì)3個(gè)化合物在不同濃度下熒光信號(hào)的AUC進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算獲得批間變異系數(shù)(coefficient of variation,CV%),以評(píng)價(jià)方法的精密度;計(jì)算工具化合物各濃度下的Z′因子,判定方法測(cè)定數(shù)據(jù)的質(zhì)量,以評(píng)估方法的穩(wěn)定性。

1.5 GABAAR藥物高通量篩選方法靈敏度

采用優(yōu)化的檢測(cè)條件對(duì)工具化合物激動(dòng)劑GABA 的 11個(gè)濃度梯度(0.0005,0.0015,0.0046,0.014,0.041,0.12,0.37,1.11,3.33,10和30 μmol·L-1),陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia的11個(gè)濃度梯度(0.0015,0.0046,0.014,0.041,0.12,0.37,1.11,3.33,10,30 和90 μmol·L-1)和拮抗劑Gab的12個(gè)濃度梯度(0.0005,0.0015,0.0046,0.014,0.041,0.12,0.37,1.11,3.33,10,30和90 μmol·L-1)進(jìn)行熒光信號(hào)檢測(cè),并對(duì)熒光信號(hào)的AUC進(jìn)行計(jì)算分析。各濃度均設(shè)4個(gè)復(fù)孔。以化合物濃度的常用對(duì)數(shù)值為橫坐標(biāo),以各濃度的RAP為縱坐標(biāo),采用Origin 2019軟件進(jìn)行l(wèi)ogistic曲線擬合,獲得化合物的EC50或50%抑制效應(yīng)濃度(inhibitory concentration,IC50),以評(píng)價(jià)方法的檢測(cè)靈敏度。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 GABAAR藥物高通量篩選反應(yīng)體系構(gòu)建

熒光信號(hào)檢測(cè)結(jié)果(圖1)顯示,GABAAR-CHO細(xì)胞上,GABA 0.15 μmol·L-1對(duì)在誘導(dǎo)表達(dá) α1亞基的GABAAR-CHO細(xì)胞有明顯的激動(dòng)作用;在Dia 30 μmol·L-1存在下,GABA 0.15 μmol·L-1對(duì)細(xì)胞的激活作用進(jìn)一步增強(qiáng)(圖1A);在Gab 10.0 μmol·L-1存在下,GABA 0.15 μmol·L-1對(duì)細(xì)胞的激活作用被削弱(圖1B);單獨(dú)應(yīng)用陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia 30 μmol·L-1或含Cl-緩沖液均對(duì)細(xì)胞無(wú)明顯激活作用。

2.2 GABAAR藥物高通量篩選方法優(yōu)化

2.2.1 不同緩沖液體系對(duì)篩選檢測(cè)指標(biāo)的影響

實(shí)驗(yàn)通過(guò)含Cl-緩沖液和無(wú)Cl-緩沖液與5,10,20和25μL加樣體積交叉設(shè)計(jì),對(duì)GABA 1.00μmol·L-1和 GABA 0.15 μmol·L-1+Dia 30 μmol·L-1的 ASV 和Z′因子計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2。在檢測(cè)GABA信號(hào)時(shí),在不同的加樣體積下,各含Cl-組和無(wú)Cl-組的ASV值和Z′因子之間均無(wú)顯著差異(圖2A和2C)。在檢測(cè)陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia信號(hào)時(shí),在不同的加樣體積下,各含Cl-組ASV值均明顯高于無(wú)Cl-組(P<0.05)(圖2B),含Cl-組Z′因子均大于無(wú)Cl-組(圖2D),隨著加樣體積的增加,2組ASV和Z′因子均減小,其中ASV在加樣體積10,20和25 μL時(shí)較加樣體積5 μL時(shí)顯著減少(P<0.05)(圖2B)。

2.2.2 不同激動(dòng)劑濃度對(duì)變構(gòu)劑檢測(cè)的影響

分別在GABA終濃度0.05,0.10和0.25 μmol·L-1下,對(duì)不同Dia濃度下AUC值進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果(表2)顯示,在不同GABA濃度下,陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia的EC50值隨激動(dòng)劑GABA濃度增大而逐漸減小。與GABA EC10濃度下Dia檢測(cè)結(jié)果相比,在GABA EC20和GABA EC50濃度下,Dia的 EC50檢測(cè)值更低(P<0.05),檢測(cè)更靈敏。

Tab.2 Effect of GABA activation concentration on excitatory concentration of 50%(EC50)of allosteric activity Dia

2.2.3 不同染料對(duì)篩選檢測(cè)指標(biāo)的影響

采用紅色或藍(lán)色染料孵育細(xì)胞時(shí),分別檢測(cè)激動(dòng)劑GABA、陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia的活性,其EC50、ASV和Z′因子見(jiàn)圖3和表3。不同染料孵育下,激動(dòng)劑GABA檢測(cè)的EC50值、ASV、Z′因子的檢測(cè)結(jié)果無(wú)顯著性差異,變構(gòu)劑Dia的ASV大小無(wú)明顯差異;在對(duì)變構(gòu)劑Dia的EC50檢測(cè)時(shí),藍(lán)色染料比紅色染料的EC50增大約2.73倍(P<0.05);紅色染料Z′因子(0.59)顯著高于藍(lán)色染料Z′因子(0.40)(表3)。表明使用GABAAR-CHO細(xì)胞對(duì)陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia引起的膜電位檢測(cè)時(shí),紅色染料檢測(cè)靈敏度比藍(lán)色染料更高。

Tab.3 Effect of dye on concentration-effect relationships of GABA and Dia

2.2.4 不同染料孵育時(shí)間對(duì)篩選檢測(cè)指標(biāo)的影響

分別將細(xì)胞與染料孵育10,30,50和120 min,檢測(cè)激動(dòng)劑GABA和陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia的活性,其EC50值、ASV、Z′因子的檢測(cè)結(jié)果(圖4,表4)顯示,在染料孵育30和50 min條件下,GABA和Dia的EC50值較染料孵育10和120 min條件下更低(P<0.05),檢測(cè)靈敏度更高;在染料孵育30和50 min條件下,GABA和Dia的Z′因子較染料孵育10和120 min條件下更高,檢測(cè)穩(wěn)定性更好。表明染料孵育時(shí)間控制在30~50 min更適于對(duì)GABAAR活性化合物的檢測(cè)。

Tab.4 Effect of dye on concentration-effect relationships of GABA and Dia

2.3 GABAAR藥物高通量篩選方法的穩(wěn)定性

如表5所示,使用優(yōu)化后膜電位檢測(cè)方法,對(duì)GABA(0.05,0.25 和 1.00 μmol·L-1)、Dia(1,5 和30 μmol·L-1)和 Gab(0.1,1.0 和 10.0 μmol·L-1)的熒光信號(hào)AUC值進(jìn)行批間變異系數(shù)CV%和Z′因子的計(jì)算,3個(gè)化合物在不同濃度下CV%均≤15.64%,其中,在GABA 0.25 和1.00 μmol·L-1、Dia 5和 30 μmol·L-1及 Gab 10.0 μmol·L-1條件下測(cè)得的CV%均≤10%。在GABA 0.25和1.00 μmol·L-1、Dia 5和30 μmol·L-1和Gab 1.0和10.0 μmol·L-1條件下測(cè)得的Z′因子均≥0.4。結(jié)果表明,優(yōu)化后GABAAR藥物高通量篩選方法可用于GABAAR相關(guān)化合物的活性檢測(cè),該方法穩(wěn)定性較高。

Tab.5 Stability of high throughput screening method for GABA,Dia and Gab

2.4 GABAAR藥物高通量篩選方法的靈敏度

采用優(yōu)化后的GABAAR藥物高通量篩選方法對(duì)激動(dòng)劑GABA、陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia和拮抗劑Gab的劑量-效應(yīng)關(guān)系進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果見(jiàn)圖5。獲得GABA的EC50值為(137.4±26.3)nmol·L-1,Dia的EC50值為(3.2±0.7)μmol·L-1,Gab的 IC50值為(164.9±36.6)nmol·L-1。

3 討論

GABAAR作為Cl-通道受體,與抗焦慮、鎮(zhèn)靜、睡眠等生理活動(dòng)密切相關(guān)。高通量篩選作為藥物發(fā)現(xiàn)最有效的技術(shù)手段之一,已廣泛應(yīng)用于靶向藥物篩選[9]。為了開(kāi)發(fā)新型抗焦慮、鎮(zhèn)靜、促睡眠藥物,本研究利用電壓敏感染料可以電壓依賴方式在細(xì)胞內(nèi)外質(zhì)膜間轉(zhuǎn)移從而產(chǎn)生熒光信號(hào)變化的原理[10-11],在GABAAR-CHO細(xì)胞株上構(gòu)建了GABAAR藥物高通量篩選方法,該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)激動(dòng)劑、陽(yáng)性變構(gòu)劑、拮抗劑等靶向GABAAR的不同性質(zhì)化合物藥理學(xué)作用的檢測(cè),檢測(cè)特異性好。

在方法優(yōu)化中,以EC50值、ASV和Z′因子為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)緩沖液體系、激動(dòng)劑GABA激活濃度、染料種類以及染料孵育時(shí)間等條件進(jìn)行了優(yōu)化選擇。其中,在高通量篩選中,需要使用陽(yáng)性化合物來(lái)評(píng)估篩選條件和測(cè)量方法的質(zhì)量,從而預(yù)測(cè)高通量篩選方法的可行性,Z′因子作為度量標(biāo)準(zhǔn),是一個(gè)無(wú)量綱的參數(shù),該參數(shù)不僅用于評(píng)估測(cè)定數(shù)據(jù)的質(zhì)量,還用于評(píng)價(jià)陽(yáng)性對(duì)照與本底信號(hào)之間的分離度以及陽(yáng)性對(duì)照信號(hào)動(dòng)態(tài)變化范圍。在各種濃度下均可計(jì)算Z′因子。多數(shù)文獻(xiàn)采用EC80濃度下計(jì)算Z′因子,優(yōu)化后的高通量方法在該濃度下的Z′因子≥0.4,通常認(rèn)為高通量檢測(cè)方法是可行的,該方法中陽(yáng)性和陰性對(duì)照的分離度較好,可用于高通量篩選[10]。本研究以激動(dòng)劑GABA和陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia為模型化合物,選擇EC50值較低,ASV較高,Z′因子較大的條件作為優(yōu)化后條件,分別獲得優(yōu)化后的條件為,使用含GABA EC20~EC50濃度的5 μL含Cl-加樣體積,對(duì)使用紅色染料孵育30~50 min的GABAAR-CHO細(xì)胞進(jìn)行工具化合物的檢測(cè),Z′因子均≥0.4,符合高通量檢測(cè)要求。

方法穩(wěn)定性考察表明,對(duì)不同濃度的激動(dòng)劑GABA、陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia和拮抗劑Gab進(jìn)行檢測(cè)的CV%分別介于4.09%~15.30%、5.59%~8.30%和5.65%~15.64%;對(duì)3個(gè)工具化合物在高濃度(GABA 1 μmol·L-1,Dia 30 μmol·L-1和 Gab 10 μmol·L-1)下測(cè)得的Z′因子分別為0.861,0.558和0.817,在中濃度(GABA 0.25 μmol· L-1,Dia 5 μmol· L-1,Gab 1 μmol·L-1)下測(cè)得的 Z′因子分別為 0.822,0.400和0.712。表明本方法優(yōu)化后檢測(cè)精密度較好,檢測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量較高,符合高通量篩選方法對(duì)數(shù)據(jù)的可重復(fù)性和穩(wěn)定性的要求。

本研究采用優(yōu)化后的方法對(duì)工具化合物劑量-效應(yīng)關(guān)系進(jìn)行檢測(cè),以評(píng)價(jià)本方法可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,采用本方法測(cè)得激動(dòng)劑GABA的EC50值為(137.4±26.3)nmol·L-1。文獻(xiàn)報(bào)道,采用膜電位檢測(cè)方法在表達(dá)GABAAR的HEK293細(xì)胞上對(duì)GABA檢測(cè)的 EC50值為 2.2~4.7 μmol·L-1[11-12],本方法靈敏度較文獻(xiàn)方法高16~34倍;文獻(xiàn)報(bào)道,采用電生理方法在表達(dá)GABAAR的爪蟾卵母細(xì)胞上對(duì)GABA 檢測(cè)的 EC50值為 7.3~51.2 μmol·L-1[13-15],本方法較電生理檢測(cè)方法靈敏度高>53倍。采用本方法檢測(cè)得陽(yáng)性變構(gòu)劑Dia的EC50值為(3.2±0.7)μmol·L-1。文獻(xiàn)報(bào)道,采用膜電位檢測(cè)方法在表達(dá)GABAAR的HEK293細(xì)胞上檢測(cè)到Dia的EC50值為 10.0 μmol·L-1,本方法靈敏度比該文獻(xiàn)方法提高約3倍[14-15];文獻(xiàn)用電生理方法在表達(dá)GABAAR的爪蟾卵母細(xì)胞上檢測(cè)到Dia的EC50值為44.0~71.9 μmol·L-1[14-15],本方法靈敏度比該文獻(xiàn)方法高14~22倍。采用本方法測(cè)得拮抗劑Gab的IC50值為(164.9±36.6)nmol·L-1。文獻(xiàn)報(bào)道,用電生理方法在表達(dá)GABAAR的爪蟾卵母細(xì)胞上測(cè)得Gab的IC50值為(0.15±0.01)μmol·L-1[16],本方法靈敏度與該文獻(xiàn)報(bào)道方法基本相當(dāng)。結(jié)果證實(shí),本研究中構(gòu)建并優(yōu)化的GABAAR藥物高通量檢測(cè)方法檢測(cè)靈敏度較高。

本研究建立并優(yōu)化的GABAAR藥物高通量篩選方法特異性好、精密度高,穩(wěn)定可靠,靈敏度高,為靶向GABAAR的鎮(zhèn)靜睡眠類、抗焦慮等先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

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