离子通道筛选与分析服务

背景^[1-6]

离子通道筛选与分析服务对不同类型离子通道的结合和功能分析的实验需求，加速客户在离子通道类药物的筛选和发现。可以为客户提供不同类型的离子通道筛选分析服务，包括Na离子通道、K离子通道、Ca离子通道、TRP配体门离子通道、P2X离子通道以及其他类型的离子通道等。虽然离子通道是一类重要的药物作用靶标，但是由于技术上的难度，很难构建稳定同时还高表达的目标通道细胞系。

目前，我司已经开发了不同离子通道类型的细胞系，能够为您提供基于细胞系的不同离子通道检测模型开发、筛选、活性化合物再确认、特异性分析到电生理检测的全套服务。离子通道（Ion Channel）是由膜蛋白形成的一种可控的类似于水填充的孔隙，通过控制细胞内和细胞外环境之间的活性离子流，从而协助建立和控制跨膜电压电势。

作为细胞内涉及多种生物过程（例如心脏/骨骼/平滑肌收缩和营养物的上皮转运等）快速变化的关键组分，离子通道是一系列疾病的重要治疗靶标，例如心脏，CNS，免疫系统和代谢疾病等。随着筛选技术的发展，制药领域对离子通道在靶点验证、药效确定、选择性分析和先导物优化的作用展现出更加浓厚的兴趣。

目前，离子通道作为重要的靶点仍然是药物研发中迅速增长的热点，配体门控(ligand-gated)和电压门控通道(voltage-gated ion channels)在现有药物作用的前五位的基因靶点中分别排在第三和第四位，仅排在G蛋白偶联受体(GPCR)和核受体家族(nuclear receptor)之后，分别占7.9%和5.5%。同时，自从1998年特非那丁(terfenadine)由于延迟心脏复极而被FDA撤除市场之后，hERG钾离子通道的心脏安全药理学已经成为药物发现中的热点问题，离子通道相关的心脏及神经毒性越来越受到各国药物监管部门的重视。

膜片钳技术作为传统的电生理学方法是离子通道研究的“金标准”，具有信息含量丰富、灵敏度高、假阴性及假阳性率低等优势，但是，极低的通量和大量的人力、时间和经费消耗使其不适合于药物筛选。目前药物筛选中常用的放射性配体结合实验，膜电位敏感染料的荧光实验及钙流实验(如FLIPRTM)等，虽然通量大，但假阴性及假阳性率高。我们应用目前最先进的全自动膜片钳系统NPC-16(Nanion)，不仅保留了传统膜片钳的优点，而且大幅度的提高了通量，降低了实验成本，适合于药物筛选过程中的初级，次级筛选，先导化合物优化，安全评价以及药物靶点的定位等各个环节。

应用^[7][8]

离子通道筛选与分析服务可用于药物评价及筛选：

在生物碱类CFTR氯离子通道激活剂的筛选及性质研究中囊性纤维化跨膜电导调节因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR)是一种受cAMP调节的氯离子通道。CFTR的表达非常广泛,主要参与电解质及液体的转运。该通道活动的异常与多种疾病的病理发生相关:CFTR氯离子通道功能丧失或活性降低可导致慢性胰腺炎、多囊肾病、男性不育、习惯性便秘和干眼病等;而功能的过度激活则可导致分泌性腹泻、多囊肾病等。

CFTR氯离子通道高效、特异性调节剂对于研究CFTR相关疾病的病理机制和治疗具有重要价值。利用碘离子高度敏感的CFTR氯离子通道荧光测定细胞模型,对46种生物碱类化合物进行了筛选,得到了16种能够明显促进碘离子转运的活性化合物。对二氢辣椒素、辣椒素、茶碱、盐酸罂粟碱激活CFTR氯离子通道的分子药理学性质进行了系统研究。筛选CFTR氯离子通道的天然激活剂,并发现了多种活性较强、结构多样的天然化合物。

我们的研究为生物碱活性研究补充了新内容。首次对盐酸罂粟碱、二氢辣椒素、茶碱等生物碱类野生型CFTR氯离子通道激活剂进行了系统的分子药理学研究。首次提供证据显示CFTR氯离子通道作为盐酸罂粟碱、二氢辣椒素、茶碱等生物碱类化合物体内活性的分子靶点。

参考文献

[1]Role of individual R domain phosphorylation sites in CFTR regulation by protein kinase A.Heged?s T,Aleksandrov A,Mengos A,Cui L,Jensen TJ,Riordan JR.Biochimica et Biophysica Acta.2009

[2]PKC phosphorylation modulates PKA-dependent binding of the R domain to other domains of CFTR.Seavilleklein G,Amer N,Evagelidis A,Chappe F,Irvine T,Hanrahan JW,Chappe V.American Journal of Physiology Cell Physiology.2008

[3]Identification of positive charges situated at the outer mouth of the CFTR chloride channel pore.Zhou JJ,Fatehi M,Linsdell P.Pflügers Archiv European Journal of Physiology.2008

[4]State-dependent modulation of CFTR gating by pyrophosphate.Tsai MF,Shimizu H,Sohma Y,Li M,Hwang TC.The Journal of General Physiology.2009

[5]Gating of the CFTR Cl-channel by ATP-driven nucleotide-binding domain dimerisation.Hwang TC,Sheppard DN.Journal of Physiology The.2009

[6]Molecular basis for the ATPase activity of CFTR.Cheung JC,Kim Chiaw P,Pasyk S,Bear CE.Archive of Biochemistry and Biophysics.2008

[7]Activation mechanisms for the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator protein involve direct binding of cAMP.Pereira MM,Parker J,Stratford FL,McPherson M,Dormer RL.Biochemical Journal.2007

[8]赵学良.生物碱类CFTR氯离子通道激活剂的筛选及性质研究[D].东北师范大学,2009.