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屠鹏飞、姜勇团队创建精准单细胞微流控技术用于TRP通道调节剂的高效发现

   

为了有效解决中药药效成分的高效发现及其分子机制研究问题,我院天然药物及仿生药物国家重点实验室屠鹏飞、姜勇教授团队与青岛大学药学院王克威教授团队合作开发了一项精准单细胞微流控技术,用于瞬时受体电位(Transient Receptor Potential, TRP)通道调节剂的高效发现,相关研究成果以“A Precise Microfluidic Assay in Single-Cell Profile for Screening of Transient Receptor Potential Channel Modulators”(精准单细胞微流控筛选TRP离子通道调节剂)为题发表在国际著名SCI期刊Advanced ScienceIF=15.804)上,并被选为封底文章。

TRP通道是细胞膜上重要的阳离子通道蛋白超家族,是治疗疼痛的新型药物靶点之一。由于现有的TRP通道调节剂低效、特异性差,从中药、天然药物中寻找新型的TRP通道调节剂成为药物研发领域的一大热点。然而,传统的离子通道类药物筛选方法(FlexStation 3钙荧光和膜片钳)存在样品消耗量大、效率低、预测性差(假阳性/假阴性率高)、技术门槛高等问题。因此,亟需建立新颖、精准的TRP通道调节剂的筛选方法。

 

屠鹏飞、姜勇教授团队开发的全新的精准单细胞微流控装置填补了这一空白。该装置通过优化微坑尺寸捕获单细胞,采用无泵被动阀技术实现微量、低剪切力的换液过程,与商品化FlexStation 3对比,该装置具有微量、快速、结果重现性好且能实现多次加药换液等优点。利用该技术装置,结合中医药在抗炎镇痛治疗方面的悠久历史和团队的前期积累,对近200个中药成分对5TRP通道亚型的调控活性进行了高通量筛选,结果从传统抗炎镇痛中药九里香中发现了4个活性成分,将传统钙荧光FlexStation 3的假阳性/假阴性率从76.2%降低到4.8%;进一步体内模型证实香豆素类活性成分B304能够通过抑制TRPA1显著减轻福尔马林或AITC引起的小鼠疼痛反应,从而验证了该筛选体系的可靠性。

相关研究结果不仅揭示了传统药用植物九里香的药效物质和作用靶点,并且通过TRP通道研究体系的创建,为抗炎镇痛中药药效物质的高效发现和作用机制研究提供了新的生物学体系;此外,开发的精准单细胞微流控技术平台是传统离子通道药物筛选方法的补充和升级,该装置及发现的活性化合物已申请两项中国发明专利。

该研究获得国家自然科学基金项目、国家重大新药创制专项等项目资助。北京大学药学院屠鹏飞、姜勇教授和青岛大学药学院王克威教授为该论文的共同通讯作者,北京大学药学院青年教师艾晓妮博士、博士生吴洋以及硕士生卢文博为该论文的第一作者。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202000111

 

天然药物及仿生药物国家重点实验室   宋书香  供稿