小分子药物靶点鉴定及验证

现代药物发现和开发过程中，药物靶点和作用方式仍然是最大的两个挑战。正确的药物作用靶点不仅关系到药物的效力和特异性，还涉及到药物安全性和潜在的副作用问题。药物靶点是指药物与机体内生物大分子的直接结合部位，主要包括受体、酶、离子通道、转运体、核酸等生物大分子。鉴定药物作用的靶点对于新药的设计极为关键，它可以帮助我们理解药物的作用机理，建立药物活性与生物学功能之间的联系，预测可能的副作用和耐药机制，以及发现新的治疗靶点。通过靶点鉴定，可以确保药物研发过程的高效性和药物上市后的安全性。

新的药物作用靶点是一系列新药发现的突破口，寻找药物作用的新靶点已成为当今创新药研发激烈竞争的焦点。从药物开发角度来看，药物的效果很大程度上取决于它的作用靶点。目前主要使用两种药物发现策略：基于表型的药物发现和基于靶标的药物发现。基于表型的药物发现根据现有的药理学，在细胞、组织或器官中筛选小分子或多肽。基于靶标的药物发现首先涉及确定靶标，然后识别活性分子。随着分子生物学的快速发展，基于靶标的药物发现范式取代了传统的基于表型的方法，因为它可以提高筛选能力并定义合理的药物发现方案。

酶作为药物靶点

百泰派克生物科技（BTP）依托高分辨质谱平台，结合亲和层析技术以及活性位点定向探针技术，开发并验证了多种基于靶标的小分子药物靶点鉴定平台，为您提供分子间相互作用鉴定全流程科研服务，包括蛋白-蛋白互作（PPI）、蛋白-小分子药物互作，可以准确地识别和验证小分子药物的作用靶点，助力创新药物的发现和开发。百泰派克生物科技基于靶标的小分子药物靶点鉴定方案包括：

1.基于ABPP策略的小分子药物靶点鉴定及验证

基于活性的蛋白质分析（Activity-based protein profiling，ABPP）将基于活性的探针和蛋白质组学技术结合在一起，用于识别小分子的蛋白质靶标，甚至靶蛋白的活性位点。ABPP 利用由两个元素组成的活性位点定向化学探针：1）活性位点定向反应基团，用于结合和共价标记催化相关酶的特定子集（或家族），以及 2）报告标签（例如，荧光团、生物素、炔烃或叠氮化物）用于检测/定量和/或富集/鉴定标记的酶。原则上，小分子的活性基团直接与目标蛋白和报告基团相互作用，以利于目标捕获。根据所选的报告组，可以进行不同的后续实验。例如，荧光基团可用于快速凝胶筛选和鉴定细胞或动物中小分子的定位，生物素可用于蛋白质富集，然后通过质谱检测来鉴定目标蛋白质。

Front Pharmacol. 2018 Apr 9;9:353.*

基于活性的蛋白质分析工作流程

服务内容

技术优势

1）特异性：通过特定活性探针针对性地标记活跃的酶类，高度特异的识别活性蛋白质；

2）功能性分析：能够直接评估蛋白质的酶活性状态，而不仅是其表达量或结构变化；

3）实时监测：可以在细胞内的生理条件下监测酶的活性，捕捉药物的即时影响；

4）非侵入性标记：探针与蛋白质的共价结合是非侵入性的，不会干扰其正常功能，保持了生物样品的生理真实性；

5）样品适用性：ABPP技术可用于细胞裂解物、活细胞、动物裂解物，甚至活体动物。

2.基于策略的小分子药物靶点鉴定

热蛋白质组分析（Proteome-Wide Thermal Stability Profiling）旨在全面了解小分子化合物与蛋白质的相互作用。其核心原理是基于一个事实：受热时的蛋白质会变性并变得不溶。蛋白质可以在与小分子（例如药物或代谢物）、核酸或其他蛋白质相互作用或翻译后修饰时改变其热稳定性。热蛋白质组分析使用基于多重定量质谱的蛋白质组学来监测数千种表达蛋白质的熔解曲线。重要的是，这种方法可以在体外、原位或体内进行。 热蛋白质组分析已成功应用于识别药物的靶标和脱靶、研究蛋白质-代谢物和蛋白质-蛋白质相互作用、识别代谢物结合蛋白以及绘制与不同核苷酸相互作用的蛋白质图谱。

Nat Prod Rep. 2016; 33(5):719-730.

基于热蛋白质组分析策略的小分子药物靶点鉴定工作流程

服务内容

技术优势

1）全局性和非偏倚性：可以在全蛋白组水平上，无偏倚地探索小分子与蛋白质的相互作用；

2）细胞内作用分析：可在细胞的生理环境中捕捉真实的药物-蛋白质相互作用，反映药物的实际作用；

3）定量性：可提供关于药物-靶标相互作用强度和稳定性的定量信息；

4）数据可靠性：热蛋白质组分析可以同时在多个温度点上进行，因此可以减少因实验设置导致的偏差，提高数据的可重复性和可靠性。

3.基于LiP-MS策略的小分子药物靶点鉴定

限制性酶解-质谱分析（Limited Proteolysis-Mass Spectrometry，LiP-MS）结合蛋白质限制性酶解和质谱分析的技术，利用特定条件下蛋白酶对蛋白质进行有限度的切割生成的蛋白片段进一步通过质谱分析鉴定。在小分子药物靶点鉴定过程中，将小分子药物与其潜在的蛋白质靶点进行孵育，药物分子与蛋白质结合后会引起蛋白质构象的改变，这种改变会影响到蛋白质的酶解模式。通过比较药物处理和未处理条件下蛋白质的酶解片段，可以识别出与药物相互作用的蛋白质区域，进而推断出药物的作用靶点。这对于药物机制的解析和新药发现具有极其重要的意义，尤其是在有针对性地设计药物分子和优化药物效能方面。

Piazza, et al. 2018, Cell 172, 358-372.

基于LiP-MS策略的小分子药物靶点鉴定工作流程

服务内容

技术优势

1）高通量和高灵敏度：LiP-MS能够分析数千个蛋白质样本，即使是那些低丰度的蛋白质靶标也能被鉴定出来；

2）无需先验知识：这种方法不需要关于潜在靶点的预先信息，可以在广泛的蛋白质中发现未知的药物作用点；

3）体外和体内适用性：LiP-MS既可以在体外进行，也可以在体内应用，可提供更多关于药物如何与靶标相互作用的信息；

4）结构动态性分析：LiP-MS可以提供小分子与蛋白质结合后蛋白质结构变化的动态过程。

4.基于DARTS策略的小分子药物靶点鉴定

药物亲和致靶点稳定性（Drug affinity responsive target stability，DARTS）是一种识别小分子的潜在蛋白质靶点相对快速且直接的方法，它依赖于通过与小分子相互作用而赋予靶蛋白免于蛋白水解的保护。DARTS 通过简单地用感兴趣的化合物和载体对照或无活性类似物处理细胞裂解物的等分试样，然后用蛋白酶对细胞裂解物中的蛋白质进行有限消化来进行。然后通过 SDS-PAGE 分离样品并染色，以鉴定免受小分子蛋白水解的蛋白质条带。最后使用质谱 （MS） 来鉴定每个条带中存在的蛋白质。这种无偏见的方法已成功用于识别天然产物和其他生物活性小分子的新蛋白质靶标。

Nat Prod Rep. 2016; 33(5):719-730.

基于DARTS策略的小分子药物靶点鉴定工作流程

服务内容

技术优势

1）非标记性：DARTS最大优点是能够使用天然小分子，而无需对药物或蛋白进行固定或修饰（例如，掺入生物素、荧光、放射性同位素），从而避免可能影响药物活性或蛋白结构的问题；

2）直接性：可以直接在复杂的生物样本中进行，不需要纯化蛋白，使得数据更接近生理状态；

3）保真性：能够保留药物与其潜在靶标的生理相互作用，提供更加真实的药物-靶标相互作用信息；

4）适用性广：可以用于任何类型的小分子药物，不论其化学性质如何，已广泛应用于追踪来自动物、真菌、细菌和植物的蛋白质；

5）时效性和经济性：实验步骤相对简单快捷，可以在较短的时间内获得结果，且不需要昂贵的设备和试剂，更为经济。

应用案例

1.采用ABPP技术鉴定抗糖尿病药物-èrjiǎshuāngguā的直接作用靶点：

Ma, T.; et al. Nature. 2022.

通过èrjiǎshuāngguā探针鉴定èrjiǎshuāngguā相互作用蛋白

Ma, T.; et al. Nature. 2022.

利用质谱法测定PEN2与èrjiǎshuāngguā的结合位点，再通过SPR分析其与èrjiǎshuāngguā的相互作用

2.通过细胞表面热蛋白质组分析全面表征配体诱导的质膜蛋白质丰度和热稳定性变化以研究药物与细胞外受体和转运蛋白的结合：

Kalxdorf, M.; et al. Nat Methods. 2021.

3.使用 LiP-MS 筛选脑脊液中与衰老相关的新型蛋白质和复合物：

Shuken, S. R., et al. Nat Aging. 2022.

4.利用DARTS技术揭示细丝蛋白为抗癌黄酮类药物qīnghāosù的生物靶点:

Ferraro G, et al. Front Mol Biosci. 2022. 

相关服务

PROTAC药物脱靶分析

蛋白质相互作用质谱分析

免疫共沉淀法（CO-IP）结合质谱联用的蛋白互作分析

GST融合蛋白Pull-down技术结合质谱联用的蛋白互作分析

SILAC与免疫共沉淀结合质谱联用的蛋白互作分析

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!

小分子药物靶点鉴定及验证信息由北京百泰派克生物科技有限公司为您提供，如您想了解更多关于小分子药物靶点鉴定及验证报价、项目、资质、周期、参考标准等信息，欢迎来电或留言咨询。