CN103712954B - 一种用于筛选抗肿瘤药物的spr传感芯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,以市售的传感片L1为基板,在所述基板表面偶联含MDR1的微囊泡。本案利用MDR1特异性识别候选药物分子,根据MDR1与药物之间的亲和力,判断药物可被肿瘤细胞耐受的可能性,实现药物筛选,同时该芯片检测的蛋白-药物亲和动力学也可被用于多药耐药机理的研究。本案制备的SPR传感芯片结合了表面等离子共振技术的非标记及高灵敏性的优点,可开发作为有效的高通量药物筛选和药理学研究工具。
Description
技术领域
本发明涉及SPR传感检测领域,特别涉及一种用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法。
背景技术
肿瘤治疗是目前的研究热点,化疗是时下治疗恶性肿瘤的主要方法,然而肿瘤细胞对化疗药物的多药耐药是实现治疗的主要障碍之一,也是多数肿瘤患者治疗后效果不佳的重要因素。多药耐药蛋白(MDR1)属于ATP能量依赖型跨膜转运蛋白,对于外源药物具有选择性与特异性外排的功能。目前的大量研究均表明,MDR1的过表达是多药耐药的重要原因之一。因此,抗肿瘤药物筛选中均将MDR1对药物的识别能力作为重要依据,同时,多药耐药现象的研究中也将MDR1作为主要内容之一。
表面等离子共振传感技术(SPR)发源于上世纪80年代,因其免标记、快速灵敏以及实时监测特性,被广泛应用于生物大分子相互作用、大分子与小分子相互作用、药物筛选以及肿瘤研究中。基于该技术开发的芯片与仪器已经高度商业化,目前国外主要有Biacore、IBIS等系列,国内也有中科院电子所研制的各型号仪器与芯片出售,然而这些芯片中还未有研究多药耐药现象及机理的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,以填补国内市场上研究抗肿瘤药物及多药耐药机理所用SPR传感芯片的空白。
本发明提供一种用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,以市售的传感片L1为基板,在所述基板表面偶联含MDR1的微囊泡。
优选地,所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,以市售的传感片L1为基板,将所述基板放入BIAcore3000仪器中,注入磷酸缓冲液使其以15~25微升/分钟的流速持续流经基板表面,随后又向该仪器中以15~25微升/分钟的流速注入15~25mM的3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸水溶液,注入持续时间为2~4min;用磷酸缓冲液冲洗所述基板,最后向该仪器中注入含MDR1的微囊泡悬浮液,当所述BIAcore3000仪器中折射率的信号变化参数RU值达到5500时,停止注入含MDR1的微囊泡悬浮液,待磷酸缓冲液冲洗掉未结合的微囊泡后,得到表面偶联有MDR1的微囊泡的L1-MDR1芯片。
优选地,所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,所述的含MDR1的微囊泡悬浮液采用如下方法制得:将市售的MDCK-MDR1细胞进行平板培养,待MDCK-MDR1细胞生长至90%融合后,对其进行胰酶-EDTA消化,离心,并重新悬浮于磷酸缓冲液中;将含MDCK-MDR1细胞的磷酸缓冲液放入超声仪中,经超声破碎与蔗糖密度梯度离心后,取离心液的中间层,将所述中间层悬浮于含250mM蔗糖的50mMTris缓冲液中,从而获得含MDR1的微囊泡悬浮液。
优选地,所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,在超声破碎时,超声频率为250Hz,超声时间为3min。
优选地,所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,在蔗糖密度梯度离心时,蔗糖浓度为38wt%,离心速度为10000g,离心时间为100min,温度控制在4±0.1℃。
优选地,所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,在获得所述的含MDR1的微囊泡悬浮液后,将其注入BIAcore3000仪器前,还包括对所获含MDR1的微囊泡悬浮液进行鉴定:采用磷酸苯二钠比色法检测微囊泡中碱性磷酸酶的活性;采用荧光底物或同位素底物转运法测定MDR1的蛋白活性;采用BCA法检测含MDR1的微囊泡悬浮液中的蛋白总量;将以上测定参数进行比对,得出所获含MDR1的微囊泡悬浮液中微囊泡的纯度及活度;采用动态光散射仪测定微囊泡的直径分布,直径在150~300nm之间的才能注入BIAcore3000仪器中。
优选地,所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,在制得L1-MDR1芯片之后,还包括对其进行表面覆盖率检测:将所述L1-MDR1芯片置于BIAcore3000仪器中,注入含有0.1mg/ml牛血清白蛋白的磷酸缓冲液,当RU值的改变量小于50时,表明芯片表面已完全被微囊泡覆盖,最后取出并用氮气吹干即可用于后续的检测试验。
优选地,所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,动态光散射仪的光源系统为氦离子激光系统,光源波长为633nm,动态光散射仪工作温度为25±0.1℃。
优选地,所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,磷酸缓冲液配制方法为:将0.27g磷酸二氢钾、1.42g磷酸氢二钠、8g氯化钠及0.2g氯化钾溶解于1L双蒸水中,并通过滴加1M的盐酸水溶液或氢氧化钠水溶液来调整pH至7.4。
优选地,所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,Tris缓冲液的pH为7.4。
本发明的有益效果是:利用MDR1特异性识别候选药物分子,根据MDR1与药物之间的亲和力,判断药物可被肿瘤细胞耐受的可能性,实现药物筛选,同时该芯片检测的蛋白-药物亲和动力学也可被用于多药耐药机理的研究。本芯片结合了表面等离子共振技术的非标记及高灵敏性的优点,可开发作为有效的高通量药物筛选和药理学研究工具。
附图说明
图1是L1-MDR1芯片结构示意图,其中1为玻璃片基,2为镀金膜层,3为羧基化葡聚糖膜层,4为亲脂残基,5为微囊泡。
图2是L1-MDR1芯片检测下不同底物的响应曲线。其中A为红霉素,B为甲氨蝶呤,C为罗丹明123,D为利福平,E为肌酐。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供了一种用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,包括以下步骤:
步骤1)制备含MDR1的微囊泡悬浮液
将市售的MDCK-MDR1细胞进行平板培养,待MDCK-MDR1细胞生长至90%融合后,对其进行胰酶-EDTA消化,离心,并重新悬浮于磷酸缓冲液中;将含MDCK-MDR1细胞的磷酸缓冲液放入超声仪中,经超声破碎、蔗糖密度梯度离心后,取离心液的中间层,该中间层是高倍浓缩的含MDR1的微囊泡蔗糖溶液,其中磷酸缓冲液和蔗糖溶液的含量极少;随后将中间层悬浮于含250mM蔗糖的50mMTris缓冲液中,从而获得含MDR1的微囊泡悬浮液。
在超声破碎时,超声频率为250Hz,超声时间为3min。在进行蔗糖密度梯度离心时,蔗糖浓度为38wt%,离心速度为10000g(g代表重力加速度),离心时间为100min,温度控制在4±0.1℃。Tris缓冲液的pH为7.4。
步骤2)对微囊泡悬浮液的鉴定
采用磷酸苯二钠比色法检测微囊泡中碱性磷酸酶的活性;采用荧光底物或同位素底物转运法测定MDR1的蛋白活性;采用BCA法检测含MDR1的微囊泡悬浮液中的蛋白总量;将以上测定参数进行比对,得出碱性磷酸酶的活性与总蛋白量比值、蛋白活性与蛋白总量比值,从而获知含MDR1的微囊泡悬浮液中微囊泡的纯度及蛋白活度;
采用动态光散射仪测定微囊泡的直径分布,直径在150~300nm之间的才能注入BIAcore3000仪器中,直径不在此区间范围的不适用于后续的试验,应舍弃。动态光散射仪的光源系统为氦离子激光系统,光源波长为633nm,动态光散射仪工作温度为25±0.1℃。
步骤3)制作L1-MDR1芯片
以市售的传感片L1为基板,将基板放入BIAcore3000仪器中,注入磷酸缓冲液使其以15~25微升/分钟的流速持续流经基板表面,随后又向该仪器中以15~25微升/分钟的流速注入15~25mM的3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸水溶液,注入持续时间为2~4min;用磷酸缓冲液冲洗基板,最后向该仪器中注入含MDR1的微囊泡悬浮液,当BIAcore3000仪器中折射率的信号变化参数RU值达到5500时,停止注入含MDR1的微囊泡悬浮液,待磷酸缓冲液冲洗掉未结合的微囊泡后,得到表面偶联有MDR1的微囊泡的L1-MDR1芯片。
3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸是一种两性表面活性剂,可以增溶蛋白。
步骤4)L1-MDR1芯片表面覆盖率验证
将L1-MDR1芯片置于BIAcore3000仪器中,注入含有0.1mg/ml牛血清白蛋白的磷酸缓冲液,当RU值的改变量小于50时,表明芯片表面已完全被微囊泡覆盖,最后取出芯片并用氮气吹干即可用于后续的检测试验。L1-MDR1芯片的干燥可采用氮气吹干、空气吹干、烘干或者自然晾干。
值得注意的是,以上所用磷酸缓冲液均采用以下方法制得:将0.27g磷酸二氢钾、1.42g磷酸氢二钠、8g氯化钠及0.2g氯化钾溶解于1L双蒸水中,并通过滴加1M的盐酸水溶液或氢氧化钠水溶液来调整pH至7.4。
实施例1:
步骤1)制备含MDR1的微囊泡悬浮液
将市售的MDCK-MDR1细胞进行平板培养,待MDCK-MDR1细胞生长至90%融合后,对其进行胰酶-EDTA消化,离心,并重新悬浮于磷酸缓冲液中;将含MDCK-MDR1细胞的磷酸缓冲液放入超声仪中,经超声破碎、蔗糖密度梯度离心后,取离心液的中间层,该中间层是高倍浓缩的含MDR1的微囊泡蔗糖溶液,其中磷酸缓冲液和蔗糖溶液的含量极少;随后将中间层悬浮于含250mM蔗糖的50mMTris缓冲液中,从而获得含MDR1的微囊泡悬浮液。
在超声破碎时,超声频率为250Hz,超声时间为3min。在进行蔗糖密度梯度离心时,蔗糖浓度为38wt%,离心速度为10000g(g代表重力加速度),离心时间为100min,温度控制在4±0.1℃。Tris缓冲液的pH为7.4。
步骤2)对微囊泡悬浮液的鉴定
采用磷酸苯二钠比色法检测微囊泡中碱性磷酸酶的活性;采用荧光底物或同位素底物转运法测定MDR1的蛋白活性;采用BCA法检测含MDR1的微囊泡悬浮液中的蛋白总量;将以上测定参数进行比对,得出碱性磷酸酶的活性与总蛋白量比值、蛋白活性与蛋白总量比值,从而获知含MDR1的微囊泡悬浮液中微囊泡的纯度及蛋白活度;
采用动态光散射仪测定微囊泡的直径分布,直径在150~300nm之间的才能注入BIAcore3000仪器中,直径不在此区间范围的不适用于后续的试验,应舍弃。动态光散射仪的光源系统为氦离子激光系统,光源波长为633nm,动态光散射仪工作温度为25±0.1℃。
步骤3)制作L1-MDR1芯片
以市售的传感片L1为基板,将基板放入BIAcore3000仪器中,注入磷酸缓冲液使其以15微升/分钟的流速持续流经基板表面,随后又向该仪器中以15微升/分钟的流速注入15mM的3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸水溶液,注入持续时间为2min;用磷酸缓冲液冲洗基板,最后向该仪器中注入含MDR1的微囊泡悬浮液,当BIAcore3000仪器中折射率的信号变化参数RU值达到5500时,停止注入含MDR1的微囊泡悬浮液,待磷酸缓冲液冲洗掉未结合的微囊泡后,得到表面偶联有MDR1的微囊泡的L1-MDR1芯片。
步骤4)L1-MDR1芯片表面覆盖率验证
将L1-MDR1芯片置于BIAcore3000仪器中,注入含有0.1mg/ml牛血清白蛋白的磷酸缓冲液,当RU值的改变量小于50时,表明芯片表面已完全被微囊泡覆盖,最后取出芯片并用氮气吹干即可用于后续的检测试验。
实施例2:
步骤1)制备含MDR1的微囊泡悬浮液
将市售的MDCK-MDR1细胞进行平板培养,待MDCK-MDR1细胞生长至90%融合后,对其进行胰酶-EDTA消化,离心,并重新悬浮于磷酸缓冲液中;将含MDCK-MDR1细胞的磷酸缓冲液放入超声仪中,经超声破碎、蔗糖密度梯度离心后,取离心液的中间层,该中间层是高倍浓缩的含MDR1的微囊泡蔗糖溶液,其中磷酸缓冲液和蔗糖溶液的含量极少;随后将中间层悬浮于含250mM蔗糖的50mMTris缓冲液中,从而获得含MDR1的微囊泡悬浮液。
在超声破碎时,超声频率为250Hz,超声时间为3min。在进行蔗糖密度梯度离心时,蔗糖浓度为38wt%,离心速度为10000g(g代表重力加速度),离心时间为100min,温度控制在4±0.1℃。Tris缓冲液的pH为7.4。
步骤2)对微囊泡悬浮液的鉴定
采用磷酸苯二钠比色法检测微囊泡中碱性磷酸酶的活性;采用荧光底物或同位素底物转运法测定MDR1的蛋白活性;采用BCA法检测含MDR1的微囊泡悬浮液中的蛋白总量;将以上测定参数进行比对,得出碱性磷酸酶的活性与总蛋白量比值、蛋白活性与蛋白总量比值,从而获知含MDR1的微囊泡悬浮液中微囊泡的纯度及蛋白活度;
采用动态光散射仪测定微囊泡的直径分布,直径在150~300nm之间的才能注入BIAcore3000仪器中,直径不在此区间范围的不适用于后续的试验,应舍弃。动态光散射仪的光源系统为氦离子激光系统,光源波长为633nm,动态光散射仪工作温度为25±0.1℃。
步骤3)制作L1-MDR1芯片
以市售的传感片L1为基板,将基板放入BIAcore3000仪器中,注入磷酸缓冲液使其以20微升/分钟的流速持续流经基板表面,随后又向该仪器中以20微升/分钟的流速注入20mM的3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸水溶液,注入持续时间为3min;用磷酸缓冲液冲洗基板,最后向该仪器中注入含MDR1的微囊泡悬浮液,当BIAcore3000仪器中折射率的信号变化参数RU值达到5500时,停止注入含MDR1的微囊泡悬浮液,待磷酸缓冲液冲洗掉未结合的微囊泡后,得到表面偶联有MDR1的微囊泡的L1-MDR1芯片。
步骤4)L1-MDR1芯片表面覆盖率验证
将L1-MDR1芯片置于BIAcore3000仪器中,注入含有0.1mg/m1牛血清白蛋白的磷酸缓冲液,当RU值的改变量小于50时,表明芯片表面已完全被微囊泡覆盖,最后取出芯片并用氮气吹干即可用于后续的检测试验。
实施例3:
步骤1)制备含MDR1的微囊泡悬浮液
将市售的MDCK-MDR1细胞进行平板培养,待MDCK-MDR1细胞生长至90%融合后,对其进行胰酶-EDTA消化,离心,并重新悬浮于磷酸缓冲液中;将含MDCK-MDR1细胞的磷酸缓冲液放入超声仪中,经超声破碎、蔗糖密度梯度离心后,取离心液的中间层,该中间层是高倍浓缩的含MDR1的微囊泡蔗糖溶液,其中磷酸缓冲液和蔗糖溶液的含量极少;随后将中间层悬浮于含250mM蔗糖的50mMTris缓冲液中,从而获得含MDR1的微囊泡悬浮液。
在超声破碎时,超声频率为250Hz,超声时间为3min。在进行蔗糖密度梯度离心时,蔗糖浓度为38wt%,离心速度为10000g(g代表重力加速度),离心时间为100min,温度控制在4±0.1℃。Tris缓冲液的pH为7.4。
步骤2)对微囊泡悬浮液的鉴定
采用磷酸苯二钠比色法检测微囊泡中碱性磷酸酶的活性;采用荧光底物或同位素底物转运法测定MDR1的蛋白活性;采用BCA法检测含MDR1的微囊泡悬浮液中的蛋白总量;将以上测定参数进行比对,得出碱性磷酸酶的活性与总蛋白量比值、蛋白活性与蛋白总量比值,从而获知含MDR1的微囊泡悬浮液中微囊泡的纯度及蛋白活度;
采用动态光散射仪测定微囊泡的直径分布,直径在150~300nm之间的才能注入BIAcore3000仪器中,直径不在此区间范围的不适用于后续的试验,应舍弃。动态光散射仪的光源系统为氦离子激光系统,光源波长为633nm,动态光散射仪工作温度为25±0.1℃。
步骤3)制作L1-MDR1芯片
以市售的传感片L1为基板,将基板放入BIAcore3000仪器中,注入磷酸缓冲液使其以25微升/分钟的流速持续流经基板表面,随后又向该仪器中以25微升/分钟的流速注入25mM的3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸水溶液,注入持续时间为4min;用磷酸缓冲液冲洗基板,最后向该仪器中注入含MDR1的微囊泡悬浮液,当BIAcore3000仪器中折射率的信号变化参数RU值达到5500时,停止注入含MDR1的微囊泡悬浮液,待磷酸缓冲液冲洗掉未结合的微囊泡后,得到表面偶联有MDR1的微囊泡的L1-MDR1芯片。
步骤4)L1-MDR1芯片表面覆盖率验证
将L1-MDR1芯片置于BIAcore3000仪器中,注入含有0.1mg/m1牛血清白蛋白的磷酸缓冲液,当RU值的改变量小于50时,表明芯片表面已完全被微囊泡覆盖,最后取出芯片并用氮气吹干即可用于后续的检测试验。
实施例4:使用上述方法获得的L1-MDR1芯片进行SPR检测
步骤1)将L1-MDR1芯片放入BIAcore3000仪器中,首先通入磷酸盐缓冲液(含有5mMATP),直至得到平稳基线。
步骤2)5种对于MDR1具有不同亲和力的底物红霉素、甲氨蝶呤、罗丹明123、利福平以及肌酐溶解于磷酸缓冲液中,并通过L1-MDR1芯片表面,获得相应的响应曲线(见图2,其中A为红霉素,B为甲氨蝶呤,C为罗丹明123,D为利福平,E为肌酐)。
步骤3)对比文献中各底物与转运蛋白的亲和力,排序与响应曲线结果一致,验证本方法在多药耐药现象研究以及药物筛选中应用的可行性。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,其特征在于,以市售的传感片L1为基板,在所述基板表面偶联含MDR1的微囊泡;
具体为:以市售的传感片L1为基板,将所述基板放入BIAcore3000仪器中,注入磷酸缓冲液使其以15~25微升/分钟的流速持续流经基板表面,随后又向该仪器中以15~25微升/分钟的流速注入15~25mM的3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸水溶液,注入持续时间为2~4min;用磷酸缓冲液冲洗所述基板,最后向该仪器中注入含MDR1的微囊泡悬浮液,当所述BIAcore3000仪器中折射率的信号变化参数RU值达到5500时,停止注入含MDR1的微囊泡悬浮液,待磷酸缓冲液冲洗掉未结合的微囊泡后,得到表面偶联有MDR1的微囊泡的L1-MDR1芯片。
2.根据权利要求1所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,其特征在于,所述的含MDR1的微囊泡悬浮液采用如下方法制得:将市售的MDCK-MDR1细胞进行平板培养,待MDCK-MDR1细胞生长至90%融合后,对其进行胰酶-EDTA消化,离心,并重新悬浮于磷酸缓冲液中;将含MDCK-MDR1细胞的磷酸缓冲液放入超声仪中,经超声破碎、蔗糖密度梯度离心后,取离心液的中间层,将所述中间层悬浮于含250mM蔗糖的50mMTris缓冲液中,从而获得含MDR1的微囊泡悬浮液。
3.根据权利要求2所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,其特征在于,在超声破碎时,超声频率为250Hz,超声时间为3min。
4.根据权利要求2所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,其特征在于,在蔗糖密度梯度离心时,蔗糖浓度为38wt%,离心速度为10000g,离心时间为100min,温度控制在4±0.1℃。
5.根据权利要求2所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,其特征在于,在获得所述的含MDR1的微囊泡悬浮液后,将其注入BIAcore3000仪器前,还包括对所获含MDR1的微囊泡悬浮液进行鉴定:采用磷酸苯二钠比色法检测微囊泡中碱性磷酸酶的活性;采用荧光底物或同位素底物转运法测定MDR1的蛋白活性;采用BCA法检测含MDR1的微囊泡悬浮液中的蛋白总量;将以上测定参数进行比对,得出所获含MDR1的微囊泡悬浮液中微囊泡的纯度及活度;采用动态光散射仪检测并确定微囊泡的直径分布,直径在150~300nm之间的才能注入BIAcore3000仪器中。
6.根据权利要求1所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,其特征在于,在制得L1-MDR1芯片之后,还包括对其进行表面覆盖率检测:将所述L1-MDR1芯片置于BIAcore3000仪器中,注入含有0.1mg/ml牛血清白蛋白的磷酸缓冲液,当RU值的改变量小于50时,表明芯片表面已完全被微囊泡覆盖,最后取出并用氮气吹干即可用于后续的检测试验。
7.根据权利要求5所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,其特征在于,动态光散射仪的光源系统为氦离子激光系统,光源波长为633nm,动态光散射仪工作温度为25±0.1℃。
8.根据权利要求1所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,其特征在于,磷酸缓冲液配制方法为:将0.27g磷酸二氢钾、1.42g磷酸氢二钠、8g氯化钠及0.2g氯化钾溶解于1L双蒸水中,并通过滴加1M的盐酸水溶液或氢氧化钠水溶液来调整pH至7.4。
9.根据权利要求2所述的用于筛选抗肿瘤药物的SPR传感芯片的制备方法,其特征在于,Tris缓冲液的pH为7.4。
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