轉化醫學研究:芯片和測序之后基于細胞模型的疾病標志物與藥靶的篩查
瀏覽次數:2624 發布日期:2014-6-19
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基因與疾病網絡
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加快基因-疾病-機制-表型網絡測繪速度
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● Raff,K.et al. Genome-scale RNAi profiling of cell division in human tissue culture cells. Nat Cell Biol. 2007 Dec; 9(12):1401-12.
● Karlas,A.et al. Genome-wide RNAi screen identifies human host factors crucial for influenza virus replication. Nature. 2010 Feb 11;463(7282):818-22.
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提倡轉化醫學目的就是要打破生命科學、基礎醫學、藥物研發、臨床和預防醫學之間的屏障,其核心就是要將醫學和生命科學基礎研究的成果迅速轉化為可在臨床實際應用的理論、技術、方法和藥物,從而推動醫學發展和促進人類健康。特點在于:
基礎研究要以臨床的相關性為出發點
生物標志物作為最直接快速有效的診斷手段,其篩選與獲得可在疾病診斷、發展、治療、以及療效監測等多個方面發揮重要的作用。同時,基于臨床樣本的藥物靶點的篩查也為新的安全有效的藥物研發以及個性化治療帶來了動力。芯片和測序技術在疾病標志物的篩查和藥物靶點的發現中具有悠久的歷史,對于臨床樣本在DNA、mRNA、蛋白等水平的突變、缺失、表達、修飾等篩查已經使得多種疾病相關的分子變化得以發現。這類篩查,使得臨床的病例樣本得到有效地利用,提高了基礎研究的意義。
臨床應用要以基礎研究的客觀全面性為依據
但由于生命系統和信號通路的錯綜復雜性,篩查往往得出較多的候選靶點,如何對這些靶點進行驗證,并且與疾病表型相關聯,是困擾廣大臨床科研工作者的難題。RNAi作為有效、廣泛接受并且容易量化的方法提供各個基因與其功能缺失表型之間直接的因果聯系,可直接發現和鑒別人類基因功能。而將芯片、測序技術與小型siRNA文庫聯用,發揮各自優勢,且配套細胞水平高效多功能檢測平臺,為依托于轉化醫學和樣本庫進行快速、客觀、多參數、全面篩查標志物和藥物靶點提供全新的解決方案。
用藥物研發的策略加速轉化醫學的進程
A. 轉化醫學和藥物研發的策略可以有異曲同工之處,為了使得研究所獲得的數據更加具有臨床相關性,不妨從不同疾病的樣本庫入手,就像藥篩的化合物庫一樣。
B. 對于樣本我們擁有的是組學范疇的基因、mRNA、蛋白、microRNA、各種修飾差異等。我們需要對這些大量的信息進行篩查,對于樣本我們可以進行芯片、測序、質譜等的檢測,目的都是一個,縮小研究目標,同時這也依賴高質量、信息追蹤完整的大量臨床樣本。
C. 當通過以上手段縮小的目標進一步進行臨床相關性和統計學分析后可進一步縮小研究范圍。
D. 此時的幾十個變化的候選,可以通過高通量,多參數檢測方式一網打盡。
Acumen eX3在小型siRNA文庫用于轉化醫學標志物和藥靶發現中的優勢
A. 降低細胞水平的高通量檢測驗證的經費和時間門檻
a) 實驗可迷你至24~1536孔SBS制式微孔板中進行,極大地降低siRNA以及其他相關檢測試劑的使用;
b) 檢測時間在8~20分鐘之內,大大縮減了高通量細胞水平檢測的時間成本。
c) 大大減少細胞的使用量,通常一個反應孔僅需5000個細胞,使得利用病人原代細胞進行檢測和驗證成為可行;
d) 采用普通細胞生物學實驗所用的商品化試劑和耗材,由于檢測體系的減小,在實驗成本上有很大的縮減;
B. 可檢測多種生物學表型和信號通路的變化
Acumen eX3是市面上最高通量的高內涵,其幾十種被國際知名研究機構和跨國藥企廣泛認可的生物學實驗方法可被用于基因消減后與細胞表型以及信號通路的關聯檢測,快速地尋找基因發揮作用的路徑和方式,驗證芯片與測序中篩查得到的與疾病相關的多個候選標志物和靶點。
C. 提高結果的可靠性和平臺的使用效率
a) 獨有的全孔掃描特性,即便迷你化至384微孔中,也能得到上千個細胞的分析數據,最大程度地保證實驗結果的可靠性,避免反復實驗造成的資源浪費;
b) 全孔檢測保證不遺漏小概率事件和避免取樣偏差,將以往基礎研究獲取10%數據以偏概全的方式改變為獲取100%數據的客觀檢測方式;
c) 根據不同實驗類型對檢測參數和分析參數進行模板式儲存和調用,使得儀器的使用如酶標儀般簡單和快速,特別適合平臺與中心實驗室對實驗種類多,使用頻率高,容易管理與維護的要求。