抗肿瘤药物筛选抗肿瘤药物筛选 侯桂琴侯桂琴 郑州大学药学院郑州大学药学院内容提要内容提要一一 细胞筛选细胞筛选二二 微生物学筛选方法微生物学筛选方法三三 精原细胞法精原细胞法四四 利用分子靶点筛选利用分子靶点筛选五五 动物模型动物模型六六 基因芯片技术基因芯片技术一一 细胞筛选细胞筛选筛选方法筛选方法1.1.四氮唑蓝（四氮唑蓝（MTTMTT）还原法）还原法原理原理：活细胞中脱氢酶能将四唑盐还原成不溶于活细胞中脱氢酶能将四唑盐还原成不溶于水的蓝紫色产物（水的蓝紫色产物（formazan)formazan)，并沉淀在细胞中，并沉淀在细胞中，而死细胞没有这种功能。二甲亚砜（而死细胞没有这种功能。二甲亚砜（DMSODMSO）能）能溶解沉积在细胞中蓝紫色结晶物，溶液颜色深溶解沉积在细胞中蓝紫色结晶物，溶液颜色深浅与所含的浅与所含的formazanformazan量成正比。再用酶标仪测量成正比。再用酶标仪测定定ODOD值值 实验组光吸收值（实验组光吸收值（A A）细胞存活率细胞存活率= = 100% 对照组光吸收值（对照组光吸收值（A A）可用细胞存活率对剂量作图求出可用细胞存活率对剂量作图求出IC50IC50值值应用：应用：生物活性因子的活性检测、大规模的抗生物活性因子的活性检测、大规模的抗肿瘤药物筛选、细胞毒性试验以及肿瘤放射敏肿瘤药物筛选、细胞毒性试验以及肿瘤放射敏感性测定等。感性测定等。特点：特点：灵敏度高、经济。灵敏度高、经济。 缺点缺点：产物不溶于水，需被溶解后才能检测。：产物不溶于水，需被溶解后才能检测。步骤：步骤：（1 1）制备）制备单细胞悬液单细胞悬液； (2) (2)对细胞计数后接种于对细胞计数后接种于9696孔板，一般孔板，一般50005000个个/ /孔（可孔（可先做先做细胞倍增试验细胞倍增试验确定每孔中最佳细胞数）；确定每孔中最佳细胞数）；（3 3）将培养板放入）将培养板放入CO2CO2培养箱，过夜培养；培养箱，过夜培养；（4 4）24h24h后更换培养基，并在每孔细胞中加入不同浓后更换培养基，并在每孔细胞中加入不同浓度药物，继续培养；度药物，继续培养；（5 5）2424或或48h48h以后，加入以后，加入MTTMTT溶液，再培养溶液，再培养3-6h,3-6h,停止停止培养，弃取培养基培养，弃取培养基, ,加入加入DMSODMSO，每孔，每孔150ul150ul，轻微震，轻微震荡混匀；荡混匀；（6 6）把）把9696孔板放入酶标仪中，孔板放入酶标仪中，490nm490nm测定吸光度。测定吸光度。 注意：设好对照注意：设好对照CCK-8CCK-8法法2.2.集落形成法：集落形成法：注意：适合贴壁细胞，细胞要分散均匀，操作注意：适合贴壁细胞，细胞要分散均匀，操作要柔和。要柔和。3.3.台盼蓝排斥试验台盼蓝排斥试验特点：悬浮细胞较方便，贴壁细胞要进特点：悬浮细胞较方便，贴壁细胞要进行消化，此步误差大。行消化，此步误差大。二二 微生物学筛选方法微生物学筛选方法 ( (抗肿瘤抗生素抗肿瘤抗生素) )1.1.噬菌体法噬菌体法2.2.细菌变种法细菌变种法3.3.抗代谢法抗代谢法1.1.噬菌体法噬菌体法噬菌体：是一类能感染微生物的病毒噬菌体：是一类能感染微生物的病毒（1 1）抗噬菌体法：）抗噬菌体法：干扰干扰DNADNA代谢的抗生素如放线菌代谢的抗生素如放线菌素、博来霉素常能抑制噬菌体在细菌细胞内的生长，素、博来霉素常能抑制噬菌体在细菌细胞内的生长，从而不产生噬菌体颗粒而出现抗噬菌体的现象。从而不产生噬菌体颗粒而出现抗噬菌体的现象。（2 2）溶原性菌诱导法：）溶原性菌诱导法：除烈性噬菌体外，还有一种除烈性噬菌体外，还有一种噬菌体，其基因组直接螯合到细菌染色体噬菌体，其基因组直接螯合到细菌染色体DNADNA，不复，不复制，因其大部分基因功能受到了制，因其大部分基因功能受到了“阻遏物阻遏物”阻抑，阻抑，这种带前噬菌体的菌株称温和性或溶原性菌。但是这种带前噬菌体的菌株称温和性或溶原性菌。但是当当“阻遏物阻遏物”的量由于细胞内或环境因子（物理、的量由于细胞内或环境因子（物理、化学）而降低时，溶原性就不能维持，前噬菌体开化学）而降低时，溶原性就不能维持，前噬菌体开始生长，是细菌裂解，称为诱导作用。一些抗肿瘤始生长，是细菌裂解，称为诱导作用。一些抗肿瘤抗生素有诱导能力。抗生素有诱导能力。2.2.细菌变种法细菌变种法(1)(1)人工培育变种人工培育变种 如如: :使细菌模仿肿瘤细胞的某些代谢特点使细菌模仿肿瘤细胞的某些代谢特点 使使细菌细菌对核酸或蛋白合成抑制剂敏感对核酸或蛋白合成抑制剂敏感(2)(2)检测突变作用检测突变作用 如如: :依赖链霉素的菌株依赖链霉素的菌株3.3.抗代谢法抗代谢法 抗代谢物在无机氮源的合成培养基中显示抗代谢物在无机氮源的合成培养基中显示抗菌作用，而在普通有机氮源的营养培养基抗菌作用，而在普通有机氮源的营养培养基中无抗菌作用（因为有机氮源可将具有抗菌中无抗菌作用（因为有机氮源可将具有抗菌作用的物质代谢），利用此特点，选择无机作用的物质代谢），利用此特点，选择无机氮源试验有抗菌作用的物质，作为抗代谢的氮源试验有抗菌作用的物质，作为抗代谢的初筛方法。初筛方法。三三 精原细胞法精原细胞法( (抗生素和植物药抗生素和植物药) )1.1.建立依据建立依据 B B型精原细胞具有高度敏感性型精原细胞具有高度敏感性2.2.实验方法及判定实验方法及判定 22 2228g28g雄性小鼠，药物直接注入睾丸，雄性小鼠，药物直接注入睾丸，不同浓度，每一浓度用不同浓度，每一浓度用2 23 3只，注射只，注射3 3天，处天，处死动物，睾丸固定，石蜡包埋切片，苏木精死动物，睾丸固定，石蜡包埋切片，苏木精伊红染色，显微镜观察。伊红染色，显微镜观察。四四 利用分子靶点筛选利用分子靶点筛选1.1.抑制血管生成的筛选模型抑制血管生成的筛选模型体外：血管内皮细胞培养体外：血管内皮细胞培养体内：动物眼角膜囊体内：动物眼角膜囊 地鼠颊囊地鼠颊囊 裸鼠外耳皮下裸鼠外耳皮下 鸡胚绒毛尿囊膜鸡胚绒毛尿囊膜鸡胚绒毛尿囊膜模型鸡胚绒毛尿囊膜模型鸡胚的生物学构造鸡胚的生物学构造尿囊尿囊卵黄囊卵黄囊对照组低浓度药物实验组中浓度药物实验组高浓度药物实验组操作步骤：操作步骤：（1 1）于实验前）于实验前72h72h孵育受精蛋孵育受精蛋（2 2）实验进行前以照蛋箱透照孵育的种蛋，凡已正常发育的）实验进行前以照蛋箱透照孵育的种蛋，凡已正常发育的种蛋可照见胚胎的影子，用铅笔做记号，弃取未发育种蛋种蛋可照见胚胎的影子，用铅笔做记号，弃取未发育种蛋（3 3）用碘酒、酒精消毒蛋壳。敲碎蛋壳把鸡胚移入平皿中，）用碘酒、酒精消毒蛋壳。敲碎蛋壳把鸡胚移入平皿中，加入加入EagleFsEagleFs培养液培养液5-10ml5-10ml，然后，可选择在鸡胚尿囊膜血管，然后，可选择在鸡胚尿囊膜血管网的任何位置放置小块明胶海绵作为筛选抗血管生成药物的网的任何位置放置小块明胶海绵作为筛选抗血管生成药物的载体，然后加入不同浓度的血管生成抑制剂。载体，然后加入不同浓度的血管生成抑制剂。（4 4）于加药后）于加药后24h24h、48h48h和和72h72h分别在显微镜下观察药物作用分别在显微镜下观察药物作用结果，并照相。结果，并照相。（5 5）血管计数。可结合自动图像分析系统、摄像等技术完成）血管计数。可结合自动图像分析系统、摄像等技术完成血管生成抑制率（对照组血管面积药物组血管面积）血管生成抑制率（对照组血管面积药物组血管面积）/ /对对照组血管面积照组血管面积1001002.2.以端粒酶为靶点的药物筛选以端粒酶为靶点的药物筛选端粒：真核细胞染色体末端的特殊结构。维端粒：真核细胞染色体末端的特殊结构。维持染色体稳定性。持染色体稳定性。 “生命的时钟生命的时钟” “” “有丝分裂的计数器有丝分裂的计数器”端粒酶功能：通过其逆转录酶活性复制和延端粒酶功能：通过其逆转录酶活性复制和延长端粒长端粒DNADNA来稳定染色体来稳定染色体DNADNA端粒的长度。端粒的长度。端粒酶活性测定方法端粒酶活性测定方法端粒酶抑制剂端粒酶抑制剂3.3.细胞凋亡通路靶点细胞凋亡通路靶点 细胞周期调控靶点细胞周期调控靶点 与侵袭相关的靶点与侵袭相关的靶点 耐药相关的分子靶点耐药相关的分子靶点 靶点选择原则：特异性、有效性、综合靶点选择原则：特异性、有效性、综合性、个性化性、个性化五五 动物模型动物模型 整体动物实验法是评价一个药物是否有效整体动物实验法是评价一个药物是否有效的最主要方法的最主要方法 整体动物在肿瘤药理学研究中的作用：整体动物在肿瘤药理学研究中的作用： 1. 1.研究新开发药物对肿瘤的防治作用；研究新开发药物对肿瘤的防治作用； 2. 2.抗肿瘤药物筛选及抗肿瘤机理探索；抗肿瘤药物筛选及抗肿瘤机理探索； 3. 3.探索药物和目前常规肿瘤治疗方法的探索药物和目前常规肿瘤治疗方法的 综合应用以提高疗效。综合应用以提高疗效。常用宿主动物：常用宿主动物： 裸小鼠裸小鼠（“活的试管活的试管”） 特点：特点：先天无毛，无胸腺，先天无毛，无胸腺，T T淋巴细胞功能淋巴细胞功能 完全缺失，对异种移植不产生排斥反应。完全缺失，对异种移植不产生排斥反应。 缺点：缺点：费用高，饲养条件高，不宜大量繁殖。费用高，饲养条件高，不宜大量繁殖。 一般不用于初筛。一般不用于初筛。 应用：应用：观察药物对癌细胞逆转作用，观察药物对癌细胞逆转作用， 抑制增殖及诱导凋亡作用。抑制增殖及诱导凋亡作用。C57BL/6C57BL/6小鼠小鼠 特点特点：黑毛，体型小，性情温顺，：黑毛，体型小，性情温顺， 易饲养，药敏性好，为研究易饲养，药敏性好，为研究 Lewis Lewis肺癌首选。肺癌首选。 应用：应用：药物体内初筛。药物体内初筛。模型建立方法模型建立方法实体瘤建立实体瘤建立1.1.小块瘤体接种法小块瘤体接种法2.2.肿瘤细胞悬液接种法肿瘤细胞悬液接种法3.3.培养细胞移植法培养细胞移植法治疗方案：治疗方案：接种后生长至接种后生长至可触及可触及即可治疗，依药物即可治疗，依药物特性及研究目的确定方案，可给药一次，或连续特性及研究目的确定方案，可给药一次，或连续几次，或一周几次连续几周。几次，或一周几次连续几周。疗效评价：疗效评价：肿瘤抑制率（对照组瘤重给药组瘤重）肿瘤抑制率（对照组瘤重给药组瘤重）/ /对照组对照组瘤重瘤重100100腹水瘤建立及评价：腹水瘤建立及评价：评价：对照组通常评价：对照组通常2-32-3周内死亡，治疗组一般观察周内死亡，治疗组一般观察50d50d左右，计左右，计算生命延长率。算生命延长率。生命延长率（治疗组平均存活天数对照组平均存活天数）生命延长率（治疗组平均存活天数对照组平均存活天数）/ /对照组平均存活天数对照组平均存活天数100100注意事项：注意事项：1.1.取材时取实质部位，不要取坏死、液化部位，防止污染。取材时取实质部位，不要取坏死、液化部位，防止污染。2.2.试验前先饲养裸鼠一周，以适应新环境，若死亡超过试验前先饲养裸鼠一周，以适应新环境，若死亡超过10%10%不不可用，一般可用，一般18-22g18-22g，4-64-6周龄。周龄。3.3.饲养环境及鼠笼、垫料、饲料严格消毒饲养环境及鼠笼、垫料、饲料严格消毒4.4.保持恒温，一般保持恒温，一般251251，湿度，湿度40-60%40-60%，每天，每天10h10h光照、光照、14h14h黑暗。黑暗。 1 3 5 7 9 11 13 15daysTumor Valume (mm3)ACabcdBa b六六 基因芯片技术基因芯片技术1.1.原理原理 是一种建立在杂交测序基本理论上的全新是一种建立在杂交测序基本理论上的全新技术，它利用固定在芯片上的几万至几十万条技术，它利用固定在芯片上的几万至几十万条探针与样品进行杂交，在一步实验中获取大量探针与样品进行杂交，在一步实验中获取大量的信息。的信息。2.2.基本技术路线基本技术路线基因的选择与实验设计基因的选择与实验设计根据表达谱数据库选择根据表达谱数据库选择5000-100005000-10000个与发育及疾病相关的基因，制备药个与发育及疾病相关的基因，制备药物筛选芯片。物筛选芯片。芯片的制备芯片的制备细胞的培养与药物刺激细胞的培养与药物刺激根据目的药物及表达谱芯片数据库中细胞根据目的药物及表达谱芯片数据库中细胞表达谱选择适当的细胞系，用适当计量的药物表达谱选择适当的细胞系，用适当计量的药物加入细胞培养液中，不同的时间取样，抽提刺加入细胞培养液中，不同的时间取样，抽提刺激前后的激前后的mRNAmRNA。大白鼠饲养与药物刺激大白鼠饲养与药物刺激用常规方法饲养大白鼠，用适当剂量的用常规方法饲养大白鼠，用适当剂量的药物喂养大白鼠，不同的时间取大白鼠的适当药物喂养大白鼠，不同的时间取大白鼠的适当器官（根据所筛选的药物而定），抽提刺激前器官（根据所筛选的药物而定），抽提刺激前后的后的mRNAmRNA。刺激前后的刺激前后的mRNAmRNA的制备及标记的制备及标记芯片杂交及扫描芯片杂交及扫描数据分析及生物信息学分析数据分析及生物信息学分析用表达谱数据库及配套软件分析受药物用表达谱数据库及配套软件分析受药物诱导的基因，针对这些基因的功能确定药诱导的基因，针对这些基因的功能确定药物的疗效。物的疗效。基因芯片技术总流程图基因芯片技术总流程图