在同行评审文献中,实验的可复现性一向是讨论热点,因此,我们必须更加谨慎地审查和选择在研究中使用的工具。选择“优秀的”探针是获得可靠、可复现数据的关键。我们 SGC 的使命之一,就是向研究人员提供这些探针。
“化学探针”是一些经过良好表征的小分子,可高效选择性的作用于靶标蛋白,精确引发细胞内作用。借助化学探针,可在细胞分析中建立靶标蛋白的抑制或激活与表型的联系。
我们制定了一系列化学探针标准,用于定义可接受的质量标准,以及区分它们不同的功能。SGC 要求,一种化合物需要满足以下标准(表 1),才可正式被归类为表观遗传学探针。
标准 | 表观遗传学探针 |
---|---|
体外效价(IC50 或 Kd) | < 100 nM |
家族选择性 | > 30 倍 |
细胞活性(IC50 或 EC50) | 1 μM 浓度下具有显著靶向活性 |
表 1. 表观遗传学靶标家族蛋白化学探针标准。
以下博文旨在提供简要介绍和指南,帮助研究人员选择和使用化学探针。
首先,我们推荐使用网络化学探针数据库进行搜索,例如 Chemical Probes Portal (CPP)、Probe Miner (PM)、Guide to Pharmacology 和 Probes and Drugs。研究人员可以在这些网站针对靶标进行搜索,以查找关于靶标可用探针的详细信息。我们建议,在最终选择之前,再使用 PubMed 进行一次搜索。
图 1. 选择化学探针的工作流程。
首先考虑在分析中使用的合适浓度;此处的关键因素包括探针的效用和选择性特征。
对初级(生化)与功能和/或表型(次级)实验进行量效比较,可在靶标和表型之间建立因果关系。初级反应通常可通过生物标记物监控(例如,探针可以抑制某种酶,而这种酶会导致组蛋白甲基标记物沉积,通过检测该标记物的细胞水平即可了解反应情况)。次级反应的解析较为复杂,因为通常会通过细胞活力显示。在化学探针的 IC90 浓度,靶标预计会被抑制 90%(根据生物标记物测量得出)。如果 IC90 以下的浓度没有对细胞活力产生影响,则探针可能已经作用于靶标(可通过靶标的基因抑制进行确认)。但是,如果在浓度远低于 IC90 时出现细胞死亡,则探针对细胞活力的效应很可能是通过了某种脱靶机制。
细胞活力曲线的形状也可揭示脱靶效应。过于陡峻或浅平的斜率已被发现与多重药理、群落响应异质性或非特异性毒性相关。此外,在高化合物浓度时可能发生显著的功能性效应(相比生物标记物效应而言)。在这种情况下,建议使用两种阳性对照物(具有不同的化学型)以了解药理。
关于如何使用 SGC 化学探针的综述,请点击这里。
SGC 致力于推动人体生物学和药物研发新领域的研究。为此,SGC 专注于人类基因组中那些研究较少的领域,例如表观遗传学靶标。SGC 将经过良好表征的化学探针提供给研究人员,在全球范围内促成了大量研究成果的涌现。衡量 SGC 表观遗传学化学探针影响的一个方式,是评估相关的引用数。下方按靶标类别和部分探针汇总了这一信息(图 2)。BET 家族、G9a/GLP 甲基转移酶和 JMJD3/UTX/JARID1B 脱甲基酶化学探针的科研影响是非常显著的,表明研究人员对这几类关键靶标具有浓厚而持续的兴趣。
图 2:顶 - 每种探针按靶标类别汇总的引用数。底 - 自首篇探针发表以来的引用数。注意,BET 布罗莫结构域化学探针 (+)-JQ1 (2010) 和 PFI-1 (2013) 未包含在直方图中。这两种化学探针的总引用数为 1945 次,其中 (+)-JQ1 为 1799 次。
SGC 开发了多种同类首创化学探针:GSK-J4,用于 JMJD3/UTX/JARID1B;SGC-CBP30 和 I-CBP112,用于 CBP/p300 的布罗莫结构域;LP99,用于 BRD9 和 BRD7;OF-1,用于 BRPF1/2/3;PFI-4,用于 BRPF1B;以及 OICR-9429,用于 WDR5 的甲基赖氨酸结合结构域。此外,通过 SGC 的捐赠探针计划,AbbVie 捐赠了首个高效、选择性的乙酰基转移酶化学探针 A-485,用于 CBP/p300。学术界和工业界的科学家共同努力,不断提供同类最佳的化学探针。对于这些靶标,现在已经有了更为先进的化学探针(就靶向效用和/或具有化学型匹配对照物而言)。例如:BI-9564 和 TP-472(及其对照物 TP-472N),用于 BRD9 和 BRD7;以及 GSK6853(及其对照物 GSK9311),用于 BRPF1B。
最后,我们将预览本系列博文的最后一篇。文章中将简要概述表观遗传学研究,并介绍化学探针在肿瘤学之外研究中的应用。