檢測藥物分子與血漿蛋白或組織蛋白的結合程度是藥物開發中的關鍵階段，因為藥物與血漿蛋白或組織蛋白的結合程度對藥物劑量、效能、清除率以及可能的藥物相互作用均會產生重要影響。平衡透析法是研究藥物分子與蛋白質相互作用的經典方法，通過該方法可以定量地討論藥物分子與蛋白質結合的結合數量、結合常數。

平衡透析是用透析膜將蛋白質溶液與緩沖液分隔開，在兩者之間建立一種平衡狀態，只有分子量小的藥物分子可以通過（圖1）。透析的動力是擴散壓，擴散壓是由橫跨膜兩邊的濃度梯度形成的。透析的速度與膜的厚度、透析的小分子溶質在膜兩邊的濃度梯度及透析溫度等因素有關。

 
圖1. A. 含有緩沖液的對照樣品與含有蛋白的待測樣品之間的平衡透析示意圖。 B. 緩沖液室（B）和樣品室（S）內，藥物濃度隨時間的變化。對照樣品中，藥物被加入一個透析室內，使其擴散。4小時后，達到平衡時，兩個透析室內的藥物濃度是相等的。待測樣品中，藥物連同與其具有相互作用的蛋白被加入樣品室內，當達到平衡時，由于藥物與蛋白發生了結合，留存于樣品室（S）內的藥物量是藥物總量的75%。

盡管被認為是研究藥物分子與蛋白質相互作用的首選手段，但以往的平衡透析方法卻耗時費力、成本高昂，也不易于自動化操作，為藥物開發帶來種種問題。

為此，賽默飛世爾科技與制藥行業緊密合作，開發出Thermo Scientific RED快速平衡透析系統和最新的競爭型RED系統。這些系統不僅可解決傳統平衡透析系統帶來的人力、時間、成本及與自動化平臺兼容性等問題，還可以加速藥物先導物的優化、降低損耗等。

與以往的平衡透析系統相比，RED系統采用一次性透析管，不需要預先浸泡、組裝或使用特殊儀器設備，更易于使用；透析膜的表面積/體積比率高，在劇烈震蕩時，100分鐘即可達到平衡；200rpm震蕩時，3-4小時可達到平衡；且靈活性高，一次實驗可檢測1-48之間任意數量的樣品，而不必浪費整塊板。RED系統使用96孔板模式，與自動化液體處理工作站相兼容，且平板采用分區間隔設計，避免了樣品間的交叉污染或泄漏。RED系統經過充分的驗證，在檢測血漿蛋白結合率時，所得的結果與文獻報道的結果高度一致（表1）。

諾華生物醫藥研究所的研究人員曾對RED系統進行了驗證，發現只需4小時即可確保平衡已達到。通過這段時間的孵育，RED系統產生了與文獻相當的血漿蛋白結合數據。使用RED裝置的分析間和分析內差異往往比標準平衡透析更低。他們認為，RED方法生成了可靠且準確的數據，分析制備時間更短，且易于自動化。

表1. Thermo Scientific RED系統測得的結果與文獻報道的結果比較。

傳統的Thermo Scientific RED快速平衡透析系統

傳統的RED系統由一次性透析管和可重復使用的96孔板底座構成，透析膜面積大，可使透析加速。獨特設計的96孔板底座由優質PTFE制成，可與自動化液體處理工作站兼容。每塊板帶有48組透析管，每一組透析管由兩個并排的、獨立的透析室組成，透析室由截留分子量為8K的柱形透析膜分開，該透析膜經過驗證，可確保最低的非特異性結合。

Thermo Scientific 一次性RED系統

與傳統RED系統不同的是，一次性RED系統是由一次性聚丙烯96孔板底座和預先裝配進底座的48組平衡透析管組成。這種形式對使用放射性材料的實驗室特別方便，因為96孔板底座用后無需清洗，避免了污染的風險。至于透析管和透析膜，則與傳統RED系統相同。

一次性RED系統已經過驗證，使用該系統檢測化合物與人血漿蛋白的結合率，對高、中、低結合率的化合物均做了測試，所得結果與傳統RED系統（底座由PTFE材質制成）、以及文獻報道的結果相當。

RED快速平衡透析系統可應用在以下方面：

† 請訪問www.thermo.com/pierce，查看實驗方案示例

新產品！Thermo Scientific競爭型RED系統

除了傳統的RED系統，賽默飛世爾科技還推出了全新的競爭型RED系統。此系統由一次性透析管和可重復使用的PTFE底座組成。底座的獨特設計可實現將3至15個透析室置于同一底座中，以幫助研究人員同時進行多項實驗。競爭型RED系統底座的大小與標準的96孔板相同，每個孔位的大小為9x9mm。此外，透析管的反應體積小，透析表面積大，可實現快速透析，在大約4小時左右達到平衡。

多室透析系統的設計理念模擬了未結合的藥物從血漿向不同組織擴散的情形，留在血漿內的、未結合藥物的量在反應體系的各個部分都是相同的。下圖顯示的是多個透析室浸在血漿中。空白緩沖液槽可以提供達到平衡時游離藥物的濃度信息。

 
競爭型RED系統能夠在體外同時檢測2-15種不同組織的蛋白與目標分子的結合率，且重復性好，準確性高。在ADME-Tox研究中，它可用于候選藥物的初篩，轉入體內研究之前，在體外檢測藥物在血漿和多種組織中的分配（圖2）。它還適用于臨床前研究階段，對新化合物進行hit-to-lead的篩選。

 
圖2. 檢測藥物分布的實驗示例。包裝規格為10個的競爭型RED透析管，帶有8個雙室透析管和2 個單室透析管。在單室透析管的中的開放室，可直接接觸到底板中的待測樣品，而不需將整個透析裝置拆開。

此外，賽默飛世爾科技還推出了為蛋白沉淀實驗特別設計的Thermo Scientific Pierce蛋白沉淀板。它可在10-30分鐘內制備用于HPLC或LC-MS的小分子樣品，與RED系統和競爭型RED系統無縫整合。這種沉淀板的原料為無浸出的疏水材質，有效預防堵塞，且與大多數有機溶劑相兼容。通過抽真空、正壓或離心等方法都可收集濾液，簡便易行。

Thermo Scientific RED系統為研究藥物分子與蛋白質的相互作用提供了一種簡單易用且可靠的工具，讓研究人員可加速先導化合物的優化。若您對RED系統有興趣，請點擊此處索取更多資料。（生物通 余亮）

參考文獻
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