细胞传感器药物开发.ppt

DICP103 Seminar I 细胞传感器及其在药物筛选中的应用 博士生 任玲玲 导师 梁鑫淼 主要内容 细胞传感器的定义及基本原理 细胞传感器的生物学基础及实验系统 细胞传感器能够解决的问题 细胞传感器获得信息的途径 细胞传感器的分类及其在药物筛选中的应用 细胞传感器的发展方向 一、细胞传感器的定义及基本原理 生物传感器(biosensor)是 用固定化的生物体成分（酶、抗原、抗体、受体、核酸、脂质体或激素）或生物体本身（细胞、细胞器、组织）作为识别元件的测量系统，可以用来检测与生理或生化过程相关的参数。 细胞传感器(cell-based biosensor)是生物传感器的一种，是以活细胞作为探测单元的生物传感器。 细胞传感器的定义及基本原理 二、细胞传感器的生物学基础及实验系统 细胞传感器的生物学基础及实验系统 三、细胞传感器能够解决的问题 能够定性定量测量分析物，确定某类物质是否存在及浓度大小。 能够测量功能性信息,即检测被分析物对活细胞生理功能的影响,从而能解决一些与功能性信息相关的问题 例如： 药物对生物系统的影响 药物是给定受体的激动剂还是拮抗剂 药物是否以其它的方式来影响细胞的新陈代谢 药物是否具有细胞毒性 四、细胞传感器获得信息的途径 (1)利用细胞能量代谢的方法 测量离子浓度的变化(H+，Na+，Ca2+，K+ ) 测量O2的消耗量以及CO2的生成量 测量氧化还原作用 测量糖酵解代谢物乳酸盐 (2)利用细胞的特殊生理性质 测量可兴奋细胞的动作电位 测量细胞的力学性能 具有发光特性的细菌或用荧光素酶基因设计的细菌可以对 某些重金属产生敏感 五、 细胞传感器的分类 监测细胞内外环境的传感器 监测细胞电生理行为的细胞传感器 监测细胞力学行为的细胞传感器 监测细胞特殊行为的细胞传感器 5.1 监测细胞内外环境的细胞传感器 原理 : 细胞内生理状态的改变会引起细胞外代谢物（如离子、生物大分子等的）相应变化。因此测量细胞代谢后胞外微环境的相关参数,可以间接监测细胞的生理变化 应用: （1）测定药物的有效浓度 （2）进行药物的评价和筛选 应用举例(测定三种西药对乳鼠细胞的影响) 应用举例(测定三种西药对乳鼠细胞的影响) 应用举例(测定三种西药对乳鼠细胞的影响) 应用举例 (同一种药物不同浓度的影响) 优点: 1)与细胞内检测实验相比,可以给出更多的信息; 2)可以实现高通量筛选 局限性: 检测到的内外环境的变化是细胞群的总体变化,不能对单个细胞进行详细的分析 六、细胞传感器的发展方向 并行监测细胞内外多种参数的细胞传感器 基于生物微电子机械系统的细胞传感器 利用基因设计的细胞传感器 基于味觉和嗅觉的细胞传感器 结束语 细胞拥有并表达着一系列潜在的分子识别元件，如 受体、离子通道、酶等，这些分子都可以作为靶分析物，当它们对外界刺激敏感时，就按照固有的活细胞生理机制进行相应的生理功能活动． 以活细胞作为探测单元的细胞传感器可以响应许多具有生物活性的被分析物． 细胞传感器具备功能性分析的优点，有助于更深入地探求细胞的生理活动，它已成为生命科学以及环境科学领域必不可少的工具． 参考文献 Wu Yicong et al . A novel microphysiometer based on MLAPS for drugs screening. Biosensors Bioelectronics 16(2001):277-286 吴一聪,王平等 一种新型细胞微生理计的初步研究. 自然科学进展 12(2002):497-502 Ping Wang et al. Cell based biosensors and its application in biomedicine. Sensors and Actuators B 108 (2005):576-584 Negulescu et al. Cellular biosensors for drug discovery. Biosensors Bioelectronics 16 (2001):587-592 * * Wang Ping et al Biosensor Bioelectronics 16 (2001):277-286 实验所用的实验系统流速:0.2ml/min ------- 吴一聪等 自然科学进展 12 (2002):497-502 乳鼠细胞在标准培养液作用下,细胞外微环境V的变化 ------ 吴一聪等 自然科学进展 12 (2002):