
『報導基因法』(reporter gene)是常見的分子生物手段。實作中會將報導基因與目標序列或調控序列連接(如圖1),如將報導基因置於特定啟動子(promoter)後,用以研究其調控機制或表達/標定特定蛋白質。報導基因的種類很多,簡單可根據分析檢測方法區分為。
體外型:此類報導基因為"分泌性"報導基因,如氯黴素乙醯基轉移酶基因(CAT)、人生長激素基因(hGH)及分泌型鹼性磷酸酶基因(SEAP)等,需在含有報導分子的細胞裂解液或者細胞/組織培養液中進行。
體內型:可以在活的細胞或組織中進行,如綠色螢光蛋白基因(GFP);而β-半乳糖苷酶基因(β-Gal)和螢火蟲冷光素酶(Firefly luciferase)基因既可以在體外分析也可以在體內分析。
出處:https://www.researchgate.net/figure/Principle-of-the-reporter-gene-assay-A-plasmid-containing-a-reporter-gene-downstream-of_fig3_276917993
報導基因 | 優點 | 缺點 |
CAT | 在哺乳動物中沒有內源性活性;可用於自動化的ELISA方法檢測 | 線性範圍窄; 靈敏度相對較低; 需要使用放射性同位素 |
β-Gal | 蛋白穩定;生物或化學發光檢測靈敏;不需要使用同位素 | 在哺乳動物細胞中有內源性活性 |
hGH | 屬於分泌型報告蛋白; 操作簡便 | 靈敏度相對較低; 線性範圍較窄 |
SEAP | 化學發光檢測法非常靈敏;線性範圍較寬; 價格便宜 | 在某些細胞中具有內源性表達;與篩選的化合物相互干擾 |
Luciferase | 靈敏性好; 線性範圍寬; 沒有內源性表達; 測定簡便 | 蛋白的半衰期較短; 常規分析重複性差 |
GFP | 自發螢光;應用廣,有多種突變體可應用 | 敏感性較低 (沒有信號的放大) |
藥物上市前都必需完整評估藥物有效性,以瞭解有效活性成分及其使用濃度。在動物試驗、臨床前及臨床研究中,常以生物學活性檢測評估藥物的有效性和臨床應用價值。
普遍的生物學活性檢測方法主要以培養細胞為基礎的體外研究。但近年生物藥的蓬勃發展,報導基因法則逐漸成為主流。
以Ⅰ型干擾素為例,報導基因法就已被收錄測定的標準方法之一,下表整理了一些常見生物學活性檢測方法:
藥物 | Signal pathway | 生物學活性 | 報導基因 |
Interferon | Interferon-stimulated response elements, ISRE | 抗病毒/抑制細胞增殖/免疫調節 | 螢光素酶/綠色螢光蛋白 |
TNF-α | Nuclear factor | 免疫調節 | 螢光素酶 |
Recombinant human Epo | sis- inducible element IFN-stimulated response elements,ISRE | 促進細胞增殖 | 螢光素酶 |
Growth hormone | Growth hormone response elements | 促進細胞增殖 | 螢光素酶 /β-半乳糖苷酶 |
促甲狀腺激素(Thyroid-stimulating hormone) | cAMP response elements | 調節細胞代謝 |
螢光素酶
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interleukin 1 | Nuclear factor | 免疫調節 |
螢光素酶
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Anti CD20 antibody | transcription factor | 抗腫瘤 |
螢光素酶
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注:該表僅列舉了部分典型藥物的生物學活性檢測方法。
● 快速 | 傳統的plaque assay研究干擾素活性,從病毒的感染到觀察到細胞病變,至少需要2天的時間。上表中列舉的各個生物製品相關的報導基因法檢測均可在1天內完成,大幅的提高了工作的效率。 |
● 精準 | 以抗血管內皮生長因數VEGF抗體的生物學活性檢測為例,傳統的人臍靜脈內皮細胞HUVEC增殖法精密度和準確性的CV則只能控制在15%以內,而報導基因法變異係數CV小於10%。變異度越小就意味著檢測結果更加真實可靠。
|
● 直觀 | 成功的報導基因活性檢測方法,會善用藥品活性相關的signal pathway,從而能夠直觀的反映藥物的作用機制。 |
以冷光素酶報導基因的檢測為例,在軟體內按一下Setting,如下圖設定
Mode | :點選LUM |
Type | :點選Endpoint |
Wavelength | :勾選All |
Plate type | :(建議使用白盤) 選擇相應的盤子or 選擇標準的非透明盤 |
Plate Area | :設定樣品擺放的位置 |
PMT and Optics | :設定Integration Time, 依試劑使用說明或實際需 |
Shake | :(可選項) 勾選並修改震盪時間 |
在Series介面內,由上至下設定,選擇樣品排列方向,X/Y軸方向的重複數量,起始濃度和稀釋倍數/方式(加減乘除),以同樣的方式設置其他樣品分組,通過Add/Delete/Edit可以對已有的分組進行刪減和編輯(名稱和單位)。
若是以GFP作為報導基因,則在setting中選擇FL和Endpoint
Mode | :點選FL |
Type | :點選Endpoint |
Wavelength | :設定Excitation 488nm,Emission 510nm |
Plate type | :選擇相應的盤子or如需底讀可選標準的底 部透明盤 |
Plate Area | :根據樣品的擺放位置進行選擇 |
PMT and Optics | :PMT Gain選擇Automatic;勾選Read from Bottom |
Shake | :如需在讀數前對盤子進行震盪,則勾選並修改震盪時間。 |
樣品分組設置方法參考前述介紹內容,設置完成後點擊 Read 進行資料的讀取。
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