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IC50 如何测?拿到数据不会处理?常见活性数值分不清?一文 Get!

时间:2024-12-27      阅读:161

小 M, 小 M, 我导儿开始安排测 IC50 了,虽然查文献经常遇到……但还是晕,概念分不清?不懂如何测?有啥区别?确实!大家常在文献中看到 IC50、EC50、ED50 等数值的测定,实验不迷茫~我们先从大家最熟悉的 IC50 值开始。


01
 IC50 值及其应用场景


IC50 (Half maximal inhibitory concentration) 又叫半数抑制浓度,So,单位是浓度单位,比如 nM、µM 等等。

IC50 用来指示某一药物或者物质 (抑制剂) 对某些生物过程 (包含此过程中的某些物质,如酶,细胞、受体或是微生物) 达到 50% 抑制效果时的浓度。IC50 值越低,表示其抑制效力更强。

我们常在文献中看到 IC50、EC50、ED50 等等数值的测定,这些指标被广泛应用于药物开发、毒理学、基础研究等领域,为理解药物效应和优化治疗策略提供了有力支持。



 IC50 值的应用:

1. 药物筛选和开发
  • 初步筛选:在药物发现过程中,IC50 值用于筛选潜在的药物候选分子,以确定其对特定靶标如酶抑制的活性。

  • 优化化合物:通过比较不同化合物的 IC50 值,研究人员可以优化药物分子的结构,提高其效能。

2. 评估细胞毒性
  • 细胞生物学研究:IC50 用于评估化合物对癌细胞或其他细胞类型的毒性,帮助研究其对细胞生长和存活的影响。

  • 毒理学研究:在药物安全性评估中,IC50 值用于确定化合物对正常细胞的影响,评估其潜在的副作用。

3. 药物相互作用研究
  • 联合用药研究:通过测定单独药物和联合用药的 IC50,研究不同药物之间的相互作用和协同效应,以优化治疗方案。



02
  常用实验的 IC50 值测定

一、激酶抑制剂的 IC50 值,如何

为了寻找新型的 CaMKII 抑制剂作为治疗人类心脏疾病的潜在药物,作者利用高通量系统进行筛选,并在第二次筛选中,对 33 个有潜力的分子化合物进行了 IC50  值测定所得 IC50 最-低的10 种化合物如下 (图 1)[1]


图 1. 抑制 CaMKII-δ 激酶 IC50 值最-低的 10 个分子及其结构曲线[1]

▐ 操作步骤 (供参考[1])
(1) 激酶自磷酸化:通过将 2 ng/μL CaMKIIδ 重组蛋白与 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 (来自牛血清的白蛋白在含有 25 mM Tris-HCl pH 7.5 的缓冲液中孵育来实现的。

(2) IC50 值测定:对初筛所得 33 个分子化合物复筛 ,将其按实验设计加入激酶反应体系中,进行 IC50 值测定。

(3) 发光测定:通过发光测定监测 CaMKII-δ 磷酸转移酶活性注意:如果激酶反应不是在室温下进行,在加入 ADP-Glo™ 试剂之前,将板平衡至室温)

(4) 记录发光:使用微孔板读数仪记录读数。

(5) 数据分析:数据以平均值 ±SEM 表示。使用 GraphPad Prism 版本 8.01 (GraphPad Software, Inc.) 和 SPSS 24.0 软件包 (IBM SPSS Statistics,版本 24.0) 进行统计分析。


 发光检测原理:

当 CaMKII-δ 被激活时,它会通过将 ATP 转化为 ADP 来磷酸化底物。在该测定中,CaMKII-δ 的肽底物 (Autocamtide-3的磷酸化与 ATP 到 ADP 的转变酶促偶联。ADP-Glo 试剂用于终止激酶反应并去除未反应的 ATP。加入激酶检测试剂终止 ATP 消耗反应并将 ADP 转化为 ATP,然后通过荧光素酶反应将 ATP 进一步转化为光。

图 2. 发光检测酶活性原理图。



二、细胞毒活性试验的 IC50 值,如何测?

为了揭示吡啶和噻唑衍生物的抗癌活性,以阿霉素为对照药,使用 MTT 法测试噻唑基吡啶类化合物对肺癌 (A549) 细胞系的体外抗癌作用,对其进行了 IC50 值测定[2]

图 3. 吡啶和噻唑衍生物对肺癌 (A549) 细胞系的抑制作用[2]



▐ 操作步骤 (供参考[2])

(1) 化合物制备:将合成的化合物及参考药物阿霉素溶解于 DMSO 中。准备不同浓度的工作溶液以供实验使用。

(2) 细胞处理:将预培养的细胞系暴露于不同浓度的测试材料,在 37°C 下孵育 24 小时。使用 PBS 清洗去除死细胞。

(3) MTT 染色:向每个孔加入 25 µL 0.5% MTT 染液。在 37°C 条件下孵育 3-4 小时。

(4) 溶解与读数:加入 0.05 mL DMSO 溶解细胞内形成的甲瓒晶体,并在摇床上放置 30 min。利用 ELISA 板读数仪测量各孔的吸光度值。

(5) 数据分析:重复实验三次,计算平均值。细胞存活率计算公式为:(处理组吸光度/对照组吸光度) × 100%。使用 Master –plex-2010 程序确定 IC50 值。



03
IC50 值的数据计算

IC50 值的是通过剂量反应曲线 (Dose-Response Curve) 生成,具体方法可能因实验设计和使用的分析软件而有所不同,这需要进行一系列不同浓度的药物处理实验。

▐ IC50 值的数据处理

  • 实验设计:进行细胞或酶实验,将靶标 (如细胞系、酶等) 暴露于多个不同浓度的药物中。

  • 记录数据:测量药物对靶标的抑制效果,例如细胞存活率、酶活性或代谢产物变化。
  • 处理数据:将所得表格数据进行转化,使用 Graphpad prism 软件计算—创建表格—输入浓度和抑制率—点击 Analyze,选择对数变换--通过非线性回归 (Non-linear regression) 对实验数据进行拟合---得 IC50 值,其标准曲线为 S 型曲线。

图 4. IC50 值的标准曲线。


需要注意的是!虽然 IC50 的应用十分广泛,但 IC50 值是通过体外实验获得的,仅为体外数据,不能完-全反映药物在体内复杂环境下的效果。

04
ED50、TD50 和 LD50 

活性数值在药理学和生物化学领域非常重要,用于描述药物或分子与靶标之间的相互作用及效果,对于理解药物作用机制、优化化合物结构以及指导临床用药等方面都具有重要意义。
下图是小 M 为大家整理的关于 ED50、TD50 和 LD50 的简要汇总~

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05
小结 

本期主要为大家介绍了 IC50,并为大家整理了关于 ED50TD50 和 LD50 的简要汇总!下期为大家介绍它的好 “兄弟” EC50~,当然还有其他活性数值,内容精彩,值得等待!未完待续……


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参考文献:

[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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