G蛋白偶联受体药物筛选中DMSO溶剂耐受性及化合物库保存策略

G蛋白偶联受体药物筛选中DMSO溶剂耐受性及化合物库保存策略

内容简介：
本文聚焦于高通量药物筛选（HTS）领域，详细论述了DMSO作为小分子化合物库溶剂的科学依据及其带来的挑战。文章分析了DMSO的理化性质如何影响化合物溶解度、稳定性以及其在细胞水平和分子水平筛选 assay 中的表现，特别是其对G蛋白偶联受体（GPCR）功能测定可能产生的干扰。重点探讨了如何通过控制DMSO终浓度、选择高质量DMSO（如Cytiva 17059901）以避免杂质干扰，来优化筛选结果，降低假阳/阴性率，从而提升药物发现效率。

关键词： 药物筛选，G蛋白偶联受体（GPCR），化合物库，溶剂耐受性，假阳性

正文：

G蛋白偶联受体（GPCR）超家族是人类基因组中最大的膜蛋白家族，也是目前最成功的药物靶点类别，约有三分之一以上的上市药物以其为作用靶点。因此，针对GPCR的高通量药物筛选（High-Throughput Screening, HTS）是现代药物发现引擎的核心。在HTS中，小分子化合物库通常以高浓度（如10 mM）储存于100% DMSO中，再通过自动化液体处理系统纳升级别地转移至检测体系（如细胞培养板）中，从而使DMSO的终浓度被稀释至0.1%-1% (v/v)。

DMSO被选为溶剂，得益于其出色的“通用溶剂"特性：极性和高介电常数使其能够溶解绝大多数极性和非极性化合物，保证化合物库的溶解性和均一性，避免因化合物析出导致的筛选漏检。然而，DMSO的引入也为筛选实验带来了不容忽视的复杂性。

首先，DMSO本身是一种生物活性分子。即使在0.1%-1%的低浓度下，它也可能对某些生物体系产生非特异性效应。在基于细胞的GPCR筛选中，DMSO可能通过改变细胞膜流动性（Membrane Fluidity）间接影响膜蛋白（包括GPCR）的构象和功能。已有研究表明，DMSO可以干扰某些GPCR与其配体的结合能力，或影响下游信号转导事件，如钙流释放（Calcium Mobilization）、cAMP积累或β-arrestin招募，从而导致假阳性或假阴性结果。

其次，DMSO具有吸湿性（Hygroscopic）。若储存不当，会吸收空气中的水分，导致化合物库中DMSO的浓度下降，可能引起化合物沉淀、降解或发生水解反应，直接影响化合物库的长期稳定性和筛选质量。

第三，DMSO中的杂质是另一个重要干扰源。氧化产生的二甲基砜（DMSO₂）或金属离子杂质可能具有生物学活性，或催化化合物降解，从而引入系统误差。

为了最大限度地减少这些干扰，筛选实验室必须实施严格的质量控制：

1. DMSO终浓度控制：必须通过预实验确定所用细胞系和检测方法对DMSO的耐受阈值，并在所有实验中统一将终浓度控制在该阈值以下（通常≤0.5%）。

2. 使用高纯度DMSO：必须选择专为细胞培养和HTS设计的DMSO，如Cytiva HyClone™ DMSO (17059901)。其低内毒素、低水分含量和高光谱纯度的特性，确保了其对细胞活性和光学检测（如荧光、化学发光）的最小干扰。高光谱纯度对于基于UV/荧光读数的检测尤为重要。

3. 规范的储存管理：化合物库母板应密封储存于干燥器或惰性气体环境中，以防止吸湿。并使用自动化系统进行定期复核与再测试。

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综上所述，DMSO在GPCR药物筛选。通过深刻理解其潜在影响，并采用高质量试剂和标准化操作流程，研究人员可以有效驾驭这一强大溶剂，从海量化合物中精准、高效地甄别出针对重要GPCR靶点的先导化合物。