中医药学,作为中华民族悠久历史文化的瑰宝,历经数千年的实践与发展,已经形成了独特的理论体系与治疗方法。其“整体观念”与“辨证论治”的核心思想,在维护人类健康、治疗疾病方面展现出了不可替代的价值。然而,随着现代科学技术的发展,传统中医药学面临着如何与现代科学相结合,实现其现代化、国际化的挑战。 在这一背景下,深入研究中医药的药理机制,明确其活性成分及其与生物靶标之间的相互作用,从而进行新药开发,成为中医药现代化研究的关键所在。这不仅有助于提升中医药的临床疗效,还能为中药新药的开发提供科学依据,促进中医药在全球范围内的广泛应用。 Biacore基于表面等离子共振 (SPR) 技术,凭借其高灵敏度、实时检测以及无需标记等优势,为中医药研究提供了一种全新的视角和工具。不仅是对传统研究方法的有益补充,更可以推动中医药现代化、国际化。 中药活性成分解析 2021年,第二军医大学联合上海大学建立了一套基于Biacore的方法来筛选中药活性成分的方法。以白芍根 (RPA) 为例,利用Biacore技术揭示了白芍根抗炎机制及其活性成分。 研究人员利用Biacore CM5芯片固定TNF-R1蛋白,将一系列不同稀释比的RPA提取物注入芯片表面,以初步评估潜在生物活性成分与TNF-R1之间的相互作用。有趣的是,RPA提取物对TNF-R1的结合活性呈浓度依赖性(图1.A),这表明RPA提取物中的某些成分能够与TNF-R1结合。为了揭示哪些成分能够与TNF-R1结合,研究人员使用Biacore进行了垂钓实验,回收到了与TNF-R1结合的活性成分。将收集到的样品在UPLC-QTOF/MS系统上进行鉴定(图1.B-F), 实验结果显示,芍药苷和丹皮酚被鉴定为潜在的活性成分。 图1:通过SPR及质谱技术发现白芍根中的活性成分 为了进一步确认芍药苷和丹皮酚直接与TNF-R1相互作用,研究人员通过Biacore测定出芍药苷与TNF-R1的亲和力为4.9μM(图2.A和B),丹皮酚与TNF-R1的亲和力为11.8 μM(图2.C和D)。 图2:Biacore技术测定芍药苷、丹皮酚与TNF-R1的亲和力 为了探究芍药苷和丹皮酚如何发挥其药理学活性,研究人员设计了Biacore竞争实验。首先,验证了芍药苷和丹皮酚与TNF-α不结合(图3.A和B)。然后,将芍药苷(10或20 mM)与TNF-α预混合并进行Biacore检测。与单独TNF-α相比,混合物中芍药苷浓度越高,响应越低(图3.C)。这一结果表明,芍药苷在与TNF-R1结合时能够与TNF-α竞争。同样,也观察到了丹皮酚与TNF-α之间类似的竞争关系(图3.D)。竞争分析表明,来自白芍根的这两种化合物和TNF-α可能具有TNF-R1的相同结合位点,并能够相互竞争;因此,芍药苷和丹皮酚通过阻断TNF-α与TNF-R1的结合,从而发挥其抗炎作用。 图3:Biacore竞争实验验证芍药苷和丹皮酚将阻断TNF-α对TNF-R1的生物作用 在本研究中,研究人员开发了一种综合策略,将基于Biacore的筛选、亲和力测定和阻断/竞争实验相结合,探索中药生物活性成分,这种策略不仅可以用于阐明中药的作用机制,还可以用于发现新型中药衍生药物。 天然产物开发 慢性高血压是人类最常见的慢性疾病之一,其长期发展可通过引起心脏、肾脏、大脑和眼睛等多个靶器官的结构和功能变化,严重危害人类健康。目前,血管紧张素转化酶抑制剂 (ACEI) 已成为预防和控制高血压最常用的治疗方法之一。卡托普利、依那普利、福辛普利等ACEI药物在临床实践中得到了广泛应用。然而,尽管这些药物具有治疗效果,但也伴随着一些严重的副作用。近年来,许多天然化合物被发现具有强大的ACEI活性。 近年来,已经创建了多种筛选天然抑制剂的技术,包括磁珠固定化、酶固定化、比色法、分光光度法、荧光法、高效液相色谱法等。但这些方法存在实验复杂,结果易受温度影响,结果重复性差的问题,此外,上述方法无法提供抑制剂与靶标的动力学信息,这对于后续的构效关系研究和化合物的结构转化至关重要。 研究人员选择了Biacore技术作为筛选天然化合物的关键技术,如表1所示,槲皮素、原花青素、异槲皮苷、金丝桃苷、芹菜素、葛根素和槲皮素醇等化合物均以剂量依赖的方式与芯片上的可溶性ACE1 (sACE1) 结合,类似于阳性试剂卡托普利。对比发现,异槲皮苷(图4)对sACE1的亲和力最强(KD 5.76×10−6 M),而阳性对照卡托普利和槲皮素醇的亲和力最弱(KD 4.83×10−5 M)。 表1:Biacore检测天然化合物、阳性对照与sACE1的亲和力 图4:Biacore检测异槲皮苷与sACE1的亲和力 此外,在该研究中,研究人员通过分子对接模拟,筛选出了与ACE1的C端和N端结构域对接的白藜芦醇。然而,Biacore测定显示它与ACE1没有直接的结合,酶活性测试的结果与Biacore的结果一致,白藜芦醇在体外并不抑制ACE1。因此,“分子对接+Biacore”干湿实验相结合的方法才能最大保障结果的准确性。 总 结 综上所述,Biacore技术在中药研究中具有以下优势,可以为中药的深入研究、新药发现提供了强有力的技术支撑。 精准评估:Biacore能够实时、无标记地监测生物分子间的相互作用,从而精准评估中药成分与生物靶点的亲和力以及动力学参数。 高灵敏度:Biacore技术具有极高的检测灵敏度,能够检测到极低浓度的中药成分与生物靶点的相互作用。 无分子检测下限:Biacore检测无分子量下限,不仅可以检测高分子量的多糖、蛋白质,还可以应用于低分子量的生物碱、黄酮类、萜类等小分子化合物的检测。 高效筛选:Biacore技术能够快速地筛选中药中的复杂成分,尤其是那些与特定生物靶点(如酶、受体等)有潜在相互作用的活性成分。 通过引入Biacore等现代生物技术手段,中药研究得以从传统的经验式、试错式研究向科学化、精准化转变,推动了中药的现代化进程,提升了中药在国际医药市场上的竞争力。 参考文献 声明:本文为作者原创首发,严禁私自转发或抄袭,如需转载请联系并注明转载来源,否则将追究法律责任 点亮 与 ,传递信息 ↓ ↓














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