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IC50 如何測(cè)?拿到數(shù)據(jù)不會(huì)處理?常見活性數(shù)值分不清?一文 Get!

來源:MedChemExpress LLC   2024年12月27日 14:53  

小 M, 小 M, 我導(dǎo)兒開始安排測(cè) IC50 了,雖然查文獻(xiàn)經(jīng)常遇到……但還是暈,概念分不清?不懂如何測(cè)?有啥區(qū)別?確實(shí)!大家常在文獻(xiàn)中看到 IC50、EC50、ED50 等數(shù)值的測(cè)定,實(shí)驗(yàn)不迷茫~我們先從大家最熟悉的 IC50 值開始。


01
 IC50 值及其應(yīng)用場(chǎng)景


IC50 (Half maximal inhibitory concentration) 又叫半數(shù)抑制濃度,So,單位是濃度單位,比如 nM、µM 等等。

IC50 用來指示某一藥物或者物質(zhì) (抑制劑) 對(duì)某些生物過程 (包含此過程中的某些物質(zhì),如酶,細(xì)胞、受體或是微生物) 達(dá)到 50% 抑制效果時(shí)的濃度。IC50 值越低,表示其抑制效力更強(qiáng)。

我們常在文獻(xiàn)中看到 IC50、EC50、ED50 等等數(shù)值的測(cè)定,這些指標(biāo)被廣泛應(yīng)用于藥物開發(fā)、毒理學(xué)、基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域,為理解藥物效應(yīng)和優(yōu)化治療策略提供了有力支持。



 IC50 值的應(yīng)用:

1. 藥物篩選和開發(fā)
  • 初步篩選:在藥物發(fā)現(xiàn)過程中,IC50 值用于篩選潛在的藥物候選分子,以確定其對(duì)特定靶標(biāo)如酶抑制的活性。

  • 優(yōu)化化合物:通過比較不同化合物的 IC50 值,研究人員可以優(yōu)化藥物分子的結(jié)構(gòu),提高其效能。

2. 評(píng)估細(xì)胞毒性
  • 細(xì)胞生物學(xué)研究:IC50 用于評(píng)估化合物對(duì)癌細(xì)胞或其他細(xì)胞類型的毒性,幫助研究其對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和存活的影響。

  • 毒理學(xué)研究:在藥物安全性評(píng)估中,IC50 值用于確定化合物對(duì)正常細(xì)胞的影響,評(píng)估其潛在的副作用。

3. 藥物相互作用研究
  • 聯(lián)合用藥研究:通過測(cè)定單獨(dú)藥物和聯(lián)合用藥的 IC50,研究不同藥物之間的相互作用和協(xié)同效應(yīng),以優(yōu)化治療方案。



02
  常用實(shí)驗(yàn)的 IC50 值測(cè)定

一、激酶抑制劑的 IC50 值,如何測(cè)?

為了尋找新型的 CaMKII 抑制劑作為治療人類心臟疾病的潛在藥物,作者利用高通量系統(tǒng)進(jìn)行篩選,并在第二次篩選中,對(duì) 33 個(gè)有潛力的分子化合物進(jìn)行了 IC50  值測(cè)定,所得 IC50 最-低的10 種化合物如下 (圖 1)[1]


圖 1. 抑制 CaMKII-δ 激酶 IC50 值最-低的 10 個(gè)分子及其結(jié)構(gòu)曲線[1]。

? 操作步驟 (供參考[1])
(1) 激酶自磷酸化:通過將 2 ng/μL CaMKIIδ 重組蛋白與 0.2 mM CaCl2、10 mM MgCl2、0.01 mM ATP、200 μM autocamtide-3 (CaMKII-δ 的肽底物)、30 nM CaM 和 0.1 g/mL BSA (來自牛血清的白蛋白在含有 25 mM Tris-HCl pH 7.5 的緩沖液中孵育來實(shí)現(xiàn)的。

(2) IC50 值測(cè)定:對(duì)初篩所得 33 個(gè)分子化合物復(fù)篩 ,將其按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)加入激酶反應(yīng)體系中,進(jìn)行 IC50 值測(cè)定。

(3) 發(fā)光測(cè)定:通過發(fā)光測(cè)定監(jiān)測(cè) CaMKII-δ 磷酸轉(zhuǎn)移酶活性注意:如果激酶反應(yīng)不是在室溫下進(jìn)行,在加入 ADP-Glo™ 試劑之前,將板平衡至室溫)

(4) 記錄發(fā)光:使用微孔板讀數(shù)儀記錄讀數(shù)。

(5) 數(shù)據(jù)分析:數(shù)據(jù)以平均值 ±SEM 表示。使用 GraphPad Prism 版本 8.01 (GraphPad Software, Inc.) 和 SPSS 24.0 軟件包 (IBM SPSS Statistics,版本 24.0) 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。


 發(fā)光檢測(cè)原理:

當(dāng) CaMKII-δ 被激活時(shí),它會(huì)通過將 ATP 轉(zhuǎn)化為 ADP 來磷酸化底物。在該測(cè)定中,CaMKII-δ 的肽底物 (Autocamtide-3的磷酸化與 ATP 到 ADP 的轉(zhuǎn)變酶促偶聯(lián)。ADP-Glo 試劑用于終止激酶反應(yīng)并去除未反應(yīng)的 ATP。加入激酶檢測(cè)試劑終止 ATP 消耗反應(yīng)并將 ADP 轉(zhuǎn)化為 ATP,然后通過熒光素酶反應(yīng)將 ATP 進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為光。

圖 2. 發(fā)光檢測(cè)酶活性原理圖。



二、細(xì)胞毒活性試驗(yàn)的 IC50 值,如何測(cè)?

為了揭示吡啶和噻唑衍生物的抗癌活性,以阿霉素為對(duì)照藥,使用 MTT 法測(cè)試噻唑基吡啶類化合物對(duì)肺癌 (A549) 細(xì)胞系的體外抗癌作用,對(duì)其進(jìn)行了 IC50 值測(cè)定[2]。

圖 3. 吡啶和噻唑衍生物對(duì)肺癌 (A549) 細(xì)胞系的抑制作用[2]



? 操作步驟 (供參考[2])

(1) 化合物制備:將合成的化合物及參考藥物阿霉素溶解于 DMSO 中。準(zhǔn)備不同濃度的工作溶液以供實(shí)驗(yàn)使用。

(2) 細(xì)胞處理:將預(yù)培養(yǎng)的細(xì)胞系暴露于不同濃度的測(cè)試材料,在 37°C 下孵育 24 小時(shí)。使用 PBS 清洗去除死細(xì)胞。

(3) MTT 染色:向每個(gè)孔加入 25 µL 0.5% MTT 染液。在 37°C 條件下孵育 3-4 小時(shí)。

(4) 溶解與讀數(shù):加入 0.05 mL DMSO 溶解細(xì)胞內(nèi)形成的甲瓚晶體,并在搖床上放置 30 min。利用 ELISA 板讀數(shù)儀測(cè)量各孔的吸光度值。

(5) 數(shù)據(jù)分析:重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次,計(jì)算平均值。細(xì)胞存活率計(jì)算公式為:(處理組吸光度/對(duì)照組吸光度) × 100%。使用 Master –plex-2010 程序確定 IC50 值。



03
IC50 值的數(shù)據(jù)計(jì)算

IC50 值的是通過劑量反應(yīng)曲線 (Dose-Response Curve) 生成,具體方法可能因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)和使用的分析軟件而有所不同,這需要進(jìn)行一系列不同濃度的藥物處理實(shí)驗(yàn)。

IC50 值的數(shù)據(jù)處理

  • 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):進(jìn)行細(xì)胞或酶實(shí)驗(yàn),將靶標(biāo) (如細(xì)胞系、酶等) 暴露于多個(gè)不同濃度的藥物中。

  • 記錄數(shù)據(jù):測(cè)量藥物對(duì)靶標(biāo)的抑制效果,例如細(xì)胞存活率、酶活性或代謝產(chǎn)物變化。
  • 處理數(shù)據(jù):將所得表格數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,使用 Graphpad prism 軟件計(jì)算—?jiǎng)?chuàng)建表格—輸入濃度和抑制率—點(diǎn)擊 Analyze,選擇對(duì)數(shù)變換--通過非線性回歸 (Non-linear regression) 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合---得 IC50 值,其標(biāo)準(zhǔn)曲線為 S 型曲線。

圖 4. IC50 值的標(biāo)準(zhǔn)曲線。


需要注意的是!雖然 IC50 的應(yīng)用十分廣泛,但 IC50 值是通過體外實(shí)驗(yàn)獲得的,僅為體外數(shù)據(jù),不能完-全反映藥物在體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下的效果。

04
ED50、TD50 和 LD50 

活性數(shù)值在藥理學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域非常重要,用于描述藥物或分子與靶標(biāo)之間的相互作用及效果,對(duì)于理解藥物作用機(jī)制、優(yōu)化化合物結(jié)構(gòu)以及指導(dǎo)臨床用藥等方面都具有重要意義。
下圖是小 M 為大家整理的關(guān)于 ED50、TD50 和 LD50 的簡(jiǎn)要匯總~

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05
小結(jié) 

本期主要為大家介紹了 IC50,并為大家整理了關(guān)于 ED50、TD50 和 LD50 的簡(jiǎn)要匯總!下期為大家介紹它的好 “兄弟” EC50~,當(dāng)然還有其他活性數(shù)值,內(nèi)容精彩,值得等待!未完待續(xù)……


產(chǎn)品推薦

Thiazolyl Blue (HY-15924) 

MTT 是一種黃色的水溶性四唑鹽,活細(xì)胞線粒體中的脫氫酶可以將 MTT 還原成不溶性的紫色結(jié)晶甲瓚,通過測(cè)量甲瓚的顏色變化來反映細(xì)胞活力。

Cell Counting Kit-8 (HY-K0301)

WST-8 在電子載體 1-Methoxy PMS 的作用下,可以被細(xì)胞內(nèi)脫氫酶還原成水溶性的橙黃色甲臜 (formazan)。

WST-1 (HY-136976)

WST-1 誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)線粒體脫氫酶進(jìn)行 NADH 依賴的酶切反應(yīng),釋放出水溶性的甲臜產(chǎn)物,通過測(cè)定 450 nm 處的吸光值來反映細(xì)胞活力。

參考文獻(xiàn):

[1] Zhang J, et al. Novel CaMKII-δ Inhibitor Hesperadin Exerts Dual Functions to Ameliorate Cardiac Ischemia/Reperfusion Injury and Inhibit Tumor Growth. Circulation. 2022 Apr 12;145(15):1154-1168. 

[2] Ashmawy FO, et al. Synthesis, In Vitro Evaluation and Molecular Docking Studies of Novel Thiophenyl Thiazolyl-Pyridine Hybrids as Potential Anticancer Agents. Molecules. 2023 May 23;28(11):4270. 

[3] Gui, H., et al. Effects of Boletus Poisoning on Estrogen Receptors and Neurotransmitters in Rats Based on ERk1/2 Pathway. Neural Process Lett 55, 193–203 (2023). 

[4] Abal P, et al. Acute Oral Toxicity of Tetrodotoxin in Mice: Determination of Lethal Dose 50 (LD50) and No Observed Adverse Effect Level (NOAEL). Toxins (Basel). 2017 Feb 24;9(3):75. 



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