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老药新用研发思路与高内涵成像应用于中药筛选

2020.4.21

中药在我国的应用已有两千多年的历史,在人们防病治病过程中发挥了非常重要的作用。几千年来传统中药主要是直接用原药材或饮片配成复方,由病人自己制备汤剂服用,且此法目前仍在广泛应用。这种传统用药方法的缺点是显而易见的,如服用不方便、疗效不稳定、质量无法控制等。

随着提取技术的发展,出现了一系列的方法可以将中药组份提取出来,检测其功效,并进行纯化,用于治病机理的研究。最成功的例子就是青蒿素,这个被全世界关注的中药提取物,也因此,又一次将中国传统中药推向了世界的舞台,也为药物研究人员另辟蹊径,找到了一条新的药物研发思路⸺老药新用:针对已有中药的药效,研究其组份对治疗其他疾病的疗效。

灵芝可调节免疫系统,是肿APPLICATION NOTE瘤靶向佐剂;黄芪可治疗创伤、糖尿病、慢性疲劳;麦冬可滋阴养肺,治疗呼吸系统疾病。而研究表明从黄芪、灵芝、麦冬等中提取的多糖可诱导巨噬细胞像树突细胞分化,从而达到增强免疫力的功效。巨噬细胞是先天免疫系统中抗原呈递细胞的主要类型之一。作为一种特殊的噬菌细胞,它通过吞噬、抗原提呈、细胞因子分离、激活T、B细胞的适应性免疫应答发挥着重要的宿主防御作用。能够增强免疫力的中药植物有很多,但他们的治病机理却不完全相同,甚至有些有着其他功能,如降糖、降脂等,该如何从大量的天然药物提取物中得到有效成分,并探明机理呢?

传统的药物研发方法由于速度慢、成本高,很难满足现代药物研究的需要,因此,药物研发的策略变为了对药物库进行全面、系统筛选的研究方式。当然,有一部分原因也是因为技术的进步让大规模的药物筛查成为了可能。这其中就包括能够分辨出各种疾病之间是否存在相似分子作用机制的大数据分析技术,能够据此预测出候选药物分子的计算机模型,以及能够利用各种细胞系进行大规模、高通量药物筛选的新型药筛系统,如高内涵成像分析系统

图1 利用高内涵成像系统的活细胞追踪功能,对多糖处理的细胞形态变化和细胞计数的实时跟踪并分析量化。(A)GLPII 在 0 小时,6 小时,12 小时,18 小时,24 小时,36 小时诱导的细胞分化。(B) 用 APSII,GLPII 和 OGPII 处理细胞,并随时间绘制细胞的形态不规则程度。不规则值与细胞分化状态正相关。(C) GLPII 引起的浓度依赖性细胞不规则性改变。(D) APSII,GLPII 和 OGPII (40 μg/ml) 对细胞增殖的影响。将 0.1μg/ml 的 LPS设定为阳性对照。值表示为平均值 ±SEM。

图2 蛋白、亚细胞结构等经过荧光特异性染色,便可以利用高内涵得到大量的可视化数据,拍摄和分析均为模块化,参数一致,数据客观。如脂肪代谢模型,将中性脂滴染色,可筛选具有降脂功能的成分或化合物,是快速经济的降脂模型体系。

图3 糖代谢的筛选也可以利用类似的方法。FITC-葡聚糖可代替葡萄糖被细胞摄取,绿色荧光的强度与细胞摄取糖的能力正相关。

美国华盛顿特区的药物开发宣传组织 FasterCures 的高级成员 Bernard Munos 表示,他感觉,从理论上说,大约有 75% 的药都能够找到新的用途。Munos 同时也是美国 NIH 下属的国家转化科学推动中心(National Center for Advancing Translational Sciences,NCATS) 咨询委员会的成员。大量的天然药用植物及知名的中药汤剂更是一个巨大的宝库,等待的药物研究人员去发掘,当然,药物筛选的路需要大量的时间与金钱的投入才会有产出,可谓是任重而道远。可幸的是有如高内涵这样的新技术出现,不仅给药筛提供的诸多的筛选模型与方法,并大大提高了效率,节省了投入,相信会有更多的技术出现,让药物筛选更简单,让中药材真正走向世界。


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