使用多重免疫測定法檢測細胞因子
細胞因子是必不可少的細胞信號分子,可以作為疾病的生物標誌物。在這裡,我們研究瞭如何利用多重免疫測定法檢測細胞因子來進行藥物發現和開發,並提出了平台選擇的考慮因素。
細胞因子篩选和小分子藥物發現
幾十年來,研究人員一直在測量細胞培養上清液、血清和尿液等樣本類型中單個細胞因子的表達,以研究不同的藥物治療如何影響生物景觀。然而,雖然單一分析物免疫測定仍然很受歡迎,但細胞因子檢測越來越普遍。
MilliporeSigma(美國)首席科學家 Wen-Rong Lie 表示:“由於細胞因子網絡的極端複雜性及其與許多疾病的密切關係,細胞因子檢測通常被多重檢測以提供對藥物作用和潛在相互作用的更全面的了解。”德國達姆施塔特 Merck KGaA 的加拿大生命科學業務)。“同時量化多種細胞因子的平台現在用於整個藥物發現和開發管道——從監測臨床前先導化合物篩選中的小分子活性,進行體外細胞分析,到建立關鍵的藥代動力學/藥效學 (PK/ PD )潛在候選藥物的特性。它們也可能在體內發揮作用建模、臨床前毒性研究以及在臨床研究期間提供支持性數據。”
重要的是,多重細胞因子檢測可能會導致更有針對性的治療。“有幾個小組正在評估細胞因子以推動個性化藥物類型的治療方法,”RayBiotech 業務發展副總監 Jarad Wilson 博士說。“除了幫助確定特定患者最合適的治療方案外,多重細胞因子檢測可能有助於藥物療效的早期臨床評估和表徵負面副作用細胞因子譜。”
為了更深入地了解多重細胞因子檢測如何應用於特定疾病環境,Luminex Corporation 科學應用高級營銷經理 Dominic Andrada 推薦了 2017 年自身免疫雜誌 評論。這涵蓋了針對 Janus 激酶 (JAK) 的小分子療法的開發,JAK 是已知調節細胞因子信號級聯啟動的酶家族。“批准的 JAK 抑製劑包括 ruxolitinib,它選擇性地靶向 JAK1 和 JAK2 以阻斷細胞因子(包括 IL-6、IL-12、IL-23 和 IFN-γ)的細胞內信號傳導,以及 tofacitinib,它靶向 JAK1、JAK2 和 JAK3 以抑制信號傳導通過一系列不同的細胞因子分子,”他說。“這些藥物之所以成功,部分原因在於它們能夠抑制特定的 JAK,從而限制僅涉及免疫相關或慢性疾病的選定細胞因子的活性。”
適用於生物製劑開發
生物技術的進步使生物製劑的大規模生產成為可能,包括單克隆抗體、納米抗體、抗體-藥物偶聯物、融合蛋白、細胞療法、基因療法和治療性合成疫苗,而多重細胞因子檢測技術也必須跟上步伐。在生物製劑環境中,多重免疫測定不僅對於確定此類藥物如何發揮其作用而且對於幫助監測細胞因子釋放綜合徵 (CRS) 很重要,CRS 是一種全身性且可能危及生命的炎症反應。“CRS 可由免疫系統對感染作出反應而發生,但也與治療性抗體和 CAR-T 療法等生物製劑的給藥有關,”Lie 解釋道。“隨著這些類型的藥物變得越來越廣泛,
平台選擇的考慮因素
在選擇用於細胞因子檢測的多重免疫分析平台時,沒有放之四海而皆準的選擇。需要考慮的一個關鍵因素是藥物開發計劃的階段。“早期研究可能會採用更像廚房水槽類型的方法來評估盡可能多的目標,特別是如果不關注對藥物的特定反應類型,”Wilson 指出。“在這裡,類似於我們的L8000 陣列——它可以以高通量的方式提供 8000 種蛋白質的生物標誌物信息——將是一個很好的選擇。在此過程的後期,更常見的做法是將目標列表縮減為更小的面板,這可能會直接關注藥物效應、間接或脫靶效應,或者患者在治療後的反應。例如,RayBiotech 提供了廣泛的小型陣列選擇,包括用於研究 炎症、 癌症和肥胖症的重點面板。”
通過 RayBio ® Human L507 Array(一種包含 507 個靶標的抗體組)可視化的 2 種不同血清樣本的蛋白質圖譜。該陣列帶有硝酸纖維素(左)或載玻片(右)固體支持物。
在構建較小面板的過程中,Andrada 建議從眾所周知的標記物和样本的組合開始,然後在試點實驗給出預期結果後添加更多分析物。“最初的步驟有時會揭示與樣品基質的不相容性,或比預期更廣泛的細胞因子水平,”他解釋道。“規避這些問題的一種方法是使用現成的套件,例如由 Luminex 合作夥伴開發的套件,這些套件以 xMAP ®技術為中心,可以使用 xMAP ®套件查找器門戶(僅限研究使用)進行搜索. 如果所需的標記物組合無法以試劑盒形式提供,我們的 LuminexPLORE 實驗室可以幫助進行定制化驗開發。”
MilliporeSigma 的 MILLIPLEX ®多重試劑盒具有基於 xMAP ®技術的即用型細胞因子檢測選項。“MILLIPLEX ®產品組合包含多種用於定量多重細胞因子分析的產品,”Lie 評論道。“每個試劑盒都通過報告的測定特徵進行驗證,包括交叉反應性、測定靈敏度(最低可檢測濃度)、精度(測定間和測定內 %CV)和準確性(加標回收率)。而且,對於血清和血漿樣本中的多重細胞因子檢測,包括質量控制和優化的血清基質,以驗證測定性能並模擬天然分析物環境。” 知名產品包括MILLIPLEX® 人細胞因子/趨化因子/生長因子 A 組和相應的 B 組,用於同時定量僅 25 µL 人生物體液或裂解物樣品中的 48 種不同細胞因子。同樣,如果現成的試劑盒不適合,MilliporeSigma(以及其他主要的 Luminex 合作夥伴)會為 Luminex 儀器提供定制的多重檢測。
要點
多重細胞因子檢測越來越多地用於小分子藥物的發現和開發
多路復用提供了開發個性化療法的機會
在生物製劑環境中應用多重細胞因子檢測可以監測細胞因子釋放綜合徵
在提煉多重組合以僅包含關鍵分析物之前,儘早檢測大量分析物是開發新藥的一種經過驗證且值得信賴的方法
使用現成的試劑盒進行多重細胞因子檢測可以節省分析優化所花費的時間
文章作者-Emma Easthope
Emma Easthope 是總部位於英國的 Cambridge Technical Content Ltd 的創始人兼董事。自 2000 年從坎特伯雷的肯特大學獲得生物學學士學位以來,她在包括 Millennium Pharmaceuticals、Millennium Pharmaceuticals、阿斯利康和 Cellzome。她現在製作範圍廣泛的科學內容,包括 Biocompare 的常規功能。