年度创新：Thermo Scientific RED系统

参加2011生命科学十大创新产品评选，了解生命科学发展的新动向！赛默飞世尔科技与制药行业紧密合作，开发出Thermo Scientific RED快速平衡透析系统和最新的竞争型RED系统。这些系统不仅可解决传统平衡透析系统带来的人力、时间、成本及与自动化平台兼容性等问题，还可以加速药物先导物的优化、降低损耗等。

　　

检测药物分子与血浆蛋白或组织蛋白的结合程度是药物开发中的关键阶段，因为药物与血浆蛋白或组织蛋白的结合程度对药物剂量、效能、清除率以及可能的药物相互作用均会产生重要影响。平衡透析法是研究药物分子与蛋白质相互作用的经典方法，通过该方法可以定量地讨论药物分子与蛋白质结合的结合数量、结合常数。

平衡透析是用透析膜将蛋白质溶液与缓冲液分隔开，在两者之间建立一种平衡状态，只有分子量小的药物分子可以通过（图1）。透析的动力是扩散压，扩散压是由横跨膜两边的浓度梯度形成的。透析的速度与膜的厚度、透析的小分子溶质在膜两边的浓度梯度及透析温度等因素有关。

 
图1. A. 含有缓冲液的对照样品与含有蛋白的待测样品之间的平衡透析示意图。 B. 缓冲液室（B）和样品室（S）内，药物浓度随时间的变化。对照样品中，药物被加入一个透析室内，使其扩散。4小时后，达到平衡时，两个透析室内的药物浓度是相等的。待测样品中，药物连同与其具有相互作用的蛋白被加入样品室内，当达到平衡时，由于药物与蛋白发生了结合，留存于样品室（S）内的药物量是药物总量的75%。

尽管被认为是研究药物分子与蛋白质相互作用的首选手段，但以往的平衡透析方法却耗时费力、成本高昂，也不易于自动化操作，为药物开发带来种种问题。

为此，赛默飞世尔科技与制药行业紧密合作，开发出Thermo Scientific RED快速平衡透析系统和最新的竞争型RED系统。这些系统不仅可解决传统平衡透析系统带来的人力、时间、成本及与自动化平台兼容性等问题，还可以加速药物先导物的优化、降低损耗等。

与以往的平衡透析系统相比，RED系统采用一次性透析管，不需要预先浸泡、组装或使用特殊仪器设备，更易于使用；透析膜的表面积/体积比率高，在剧烈震荡时，100分钟即可达到平衡；200rpm震荡时，3-4小时可达到平衡；且灵活性高，一次实验可检测1-48之间任意数量的样品，而不必浪费整块板。RED系统使用96孔板模式，与自动化液体处理工作站相兼容，且平板采用分区间隔设计，避免了样品间的交叉污染或泄漏。RED系统经过充分的验证，在检测血浆蛋白结合率时，所得的结果与文献报道的结果高度一致（表1）。

诺华生物医药研究所的研究人员曾对RED系统进行了验证，发现只需4小时即可确保平衡已达到。通过这段时间的孵育，RED系统产生了与文献相当的血浆蛋白结合数据。使用RED装置的分析间和分析内差异往往比标准平衡透析更低。他们认为，RED方法生成了可靠且准确的数据，分析制备时间更短，且易于自动化。

表1. Thermo Scientific RED系统测得的结果与文献报道的结果比较。

	结合率（%）
化合物	RED测得值	文献报道值
Ranitidine1	17	10-19
Warfarin3	99	99
Naproxen1	99	99
Taxol	96.16	95-98
Propranolol2	91.81	80-92
Vinblastine	99.30	99
Verapamil	90.31	88-92
Atenolol	3.50	< 5
Antipyrine	0	0

传统的Thermo Scientific RED快速平衡透析系统

传统的RED系统由一次性透析管和可重复使用的96孔板底座构成，透析膜面积大，可使透析加速。独特设计的96孔板底座由优质PTFE制成，可与自动化液体处理工作站兼容。每块板带有48组透析管，每一组透析管由两个并排的、独立的透析室组成，透析室由截留分子量为8K的柱形透析膜分开，该透析膜经过验证，可确保最低的非特异性结合。

Thermo Scientific 一次性RED系统

与传统RED系统不同的是，一次性RED系统是由一次性聚丙烯96孔板底座和预先装配进底座的48组平衡透析管组成。这种形式对使用放射性材料的实验室特别方便，因为96孔板底座用后无需清洗，避免了污染的风险。至于透析管和透析膜，则与传统RED系统相同。

一次性RED系统已经过验证，使用该系统检测化合物与人血浆蛋白的结合率，对高、中、低结合率的化合物均做了测试，所得结果与传统RED系统（底座由PTFE材质制成）、以及文献报道的结果相当。

RED快速平衡透析系统可应用在以下方面：

检测药物的血浆蛋白结合率	药物相互作用研究
检测药物在血浆和全血的分配†	用于优化药物先导物的选择标准
确定药物与肝微粒体的结合率，提高药物清除率体外在和体内检测结果中的相关性	药物可溶性研究
检测药物在组织和血浆蛋白之间的竞争性结合	检测解离常数（Kd）
药代动力学研究	使用组织匀浆进行组织结合实验
用于体内研究时确定药物剂量

† 请访问www.thermo.com/pierce，查看实验方案示例

新产品！Thermo Scientific竞争型RED系统

除了传统的RED系统，赛默飞世尔科技还推出了全新的竞争型RED系统。此系统由一次性透析管和可重复使用的PTFE底座组成。底座的独特设计可实现将3至15个透析室置于同一底座中，以帮助研究人员同时进行多项实验。竞争型RED系统底座的大小与标准的96孔板相同，每个孔位的大小为9x9mm。此外，透析管的反应体积小，透析表面积大，可实现快速透析，在大约4小时左右达到平衡。

多室透析系统的设计理念模拟了未结合的药物从血浆向不同组织扩散的情形，留在血浆内的、未结合药物的量在反应体系的各个部分都是相同的。下图显示的是多个透析室浸在血浆中。空白缓冲液槽可以提供达到平衡时游离药物的浓度信息。

 
竞争型RED系统能够在体外同时检测2-15种不同组织的蛋白与目标分子的结合率，且重复性好，准确性高。在ADME-Tox研究中，它可用于候选药物的初筛，转入体内研究之前，在体外检测药物在血浆和多种组织中的分配（图2）。它还适用于临床前研究阶段，对新化合物进行hit-to-lead的筛选。

 
图2. 检测药物分布的实验示例。包装规格为10个的竞争型RED透析管，带有8个双室透析管和2 个单室透析管。在单室透析管的中的开放室，可直接接触到底板中的待测样品，而不需将整个透析装置拆开。

此外，赛默飞世尔科技还推出了为蛋白沉淀实验特别设计的Thermo Scientific Pierce蛋白沉淀板。它可在10-30分钟内制备用于HPLC或LC-MS的小分子样品，与RED系统和竞争型RED系统无缝整合。这种沉淀板的原料为无浸出的疏水材质，有效预防堵塞，且与大多数有机溶剂相兼容。通过抽真空、正压或离心等方法都可收集滤液，简便易行。

Thermo Scientific RED系统为研究药物分子与蛋白质的相互作用提供了一种简单易用且可靠的工具，让研究人员可加速先导化合物的优化。若您对RED系统有兴趣，请点击此处索取更多资料。（生物通 余亮）

参考文献
1. Jusko, W.J. and Gretch, M. (1976). Plasma and tissue protein binding of drugs in pharmacokinetics. Drug Metab. Rev., 5(1), 42-139.
2. Colangelo, P.M., et al. (1992). Age and propranolol stereoselective disposition in humans. Clin. Pharmacol. Ther., 51, 489-94.
3. Chan, E., et al. (1994). Disposition of warfarin enantiomers and metabolites in patients during multiple dosing with rac-warfarin. Brit. J. Clin. Pharmacol., 36, 563-569.

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