DARTS与LiP-MS非标记靶点鉴定技术对比分析

📅 2026/7/8 7:08:45 👁️ 阅读次数 📝 编程学习
DARTS与LiP-MS非标记靶点鉴定技术对比分析

随着药物研发进入精准化时代,靶点发现已成为创新药开发的重要环节。只有准确识别小分子药物与蛋白质之间的直接相互作用,才能有效降低脱靶风险,提高后续临床研究成功率。传统亲和富集方法通常需要对小分子进行化学修饰,但标记探针容易改变药物原有结构,同时产生空间位阻,从而影响真实结合状态。因此,不依赖化学标记的非标记(Label-free)技术逐渐成为药物靶点研究的重要发展方向。
目前,DARTS(Drug Affinity Responsive Target Stability)和LiP-MS(Limited Proteolysis-Mass Spectrometry)是应用最广泛的两种非标记技术。自2008年Lomenick团队建立DARTS以来,该技术凭借实验流程成熟、适用于复杂样本以及数据稳定性较高等优势,已成为药物研发领域的重要技术平台。LiP-MS则利用蛋白局部构象变化分析药物结合区域,在结合位点研究中具有一定优势。然而,两种技术在实验原理、检测能力以及复杂样本中的应用表现存在明显差异。
DARTS和LiP-MS最大的区别在于检测机制不同。DARTS主要依据药物结合后蛋白整体稳定性增强这一现象开展分析。当小分子结合靶蛋白后,蛋白构象发生重排,对广谱蛋白酶的抗降解能力明显增强。研究人员通过限制性酶解结合质谱分析,即可筛选出稳定性发生变化的候选蛋白。
LiP-MS则更加关注蛋白局部构象变化。当药物结合蛋白后,局部空间结构发生改变,部分蛋白酶K(PK)酶切位点被遮挡,再结合第二步胰酶消化,通过比较不同肽段丰度变化推测药物结合区域。因此,LiP-MS对于蛋白覆盖率和质谱检测能力具有更高要求。
总体来看,DARTS反映的是蛋白整体稳定性变化,实验逻辑更加简单;LiP-MS主要检测局部构象变化,因此在复杂样本中更容易受到背景噪声影响。
复杂真核体系一直是药物靶点筛选的重要应用场景。LiP-MS由于采用蛋白酶K与胰酶两步酶解,会产生大量完全胰酶肽段和半胰酶肽段,显著增加后续数据分析复杂度,也提高了假阳性信号出现的概率。从研发平台管理角度来看,这意味着更高的数据处理成本和更长的数据分析周期。
2020年相关研究结果显示,在真核细胞样本中,LiP-MS较难准确区分真实靶点和背景噪声。同时,由于质谱检测存在丰度偏向,其更容易识别高丰度蛋白,而低丰度关键调控蛋白容易遗漏。相比之下,DARTS在复杂样本中的鲁棒性更强,对于未知靶点和低丰度蛋白具有更好的筛选能力。
为了提高筛选结果可信度,DARTS建立了完善的数据评价标准。通常要求Unique peptide(独有肽段)数量不少于2条,并满足FDR(High/Medium)质量控制标准。同时结合Fold Change(FC)进行分析,其中FC>1.2表示蛋白抗酶解能力增强,FC<0.833表示蛋白稳定性下降。通过上述指标共同评价,可有效提高候选靶点的可靠性。
在实验成本方面,DARTS具有明显优势。其整体实验流程成熟、试剂成本可控、实验周期较短,因此适用于科研机构、生物医药企业及药物研发平台开展常规靶点筛选。相比之下,LiP-Quant虽然提高了LiP-MS理论检测能力,但实验成本和生信分析复杂度均明显增加,因此更多应用于特定科研项目。
两种技术在应用场景方面也有所区别。LiP-MS更加适用于超小分子代谢物结合位点分析,以及需要高蛋白覆盖率的结合机制研究。而对于肿瘤组织、原代细胞、皮肤及肠道类器官、中药复方水煎液以及天然产物粗提物等复杂体系,DARTS则表现出更高的稳定性。此外,在老药新用、多组学联合分析以及WB验证等研究项目中,DARTS同样具有较好的应用价值。
需要强调的是,DARTS能够筛选候选靶蛋白,但不能直接证明结合后的生物学功能。因此,在完成靶点筛选后,还应结合GO/KEGG富集分析、生物信息学分析以及SPR、WB等实验开展进一步验证,形成完整的药物机制研究流程。
目前,DARTS已在多个创新药研发项目中取得成功应用。例如,暨南大学研究团队利用DARTS发现抗过敏药物氮卓斯汀能够直接结合ARF1,抑制ERK信号传导,从而阻断线粒体裂变并抑制结直肠癌细胞增殖;重庆医科大学确认雷公藤红素直接结合ChREBP,并阐明ChREBP-TXNIP轴参与糖尿病并发症调控;南方医科大学利用DARTS发现扁蒴藤素直接作用于HSPA8,通过促进HSPA8泛素化降解抑制三阴性乳腺癌;上海中医药大学附属曙光医院则首次证实人参皂苷Rb1能够结合RNA结合蛋白QKI,抑制circRNA生物合成,为天然产物药理机制研究提供了新的证据。
总体而言,DARTS凭借成熟的实验体系、稳定的数据质量以及复杂样本兼容能力,在药物靶点鉴定领域具有明显优势。未来,随着精准蛋白组学、人工智能以及多组学技术不断发展,DARTS将在精准医疗和创新药研发中发挥更加重要的作用。
达吉特DARTS技术客户文献(部分):
[1]. Zhou J, Song Q, Li H, et al. Targeting circ-0034880-enriched tumor extracellular vesicles to impede SPP1highCD206+ pro-tumor macrophages mediated pre-metastatic niche formation in colorectal cancer liver metastasis. Mol Cancer. 2024;23(1):168. Published 2024 Aug 20. doi:10.1186/s12943-024-02086-9.(上海中医药大学附属曙光医院) IF=27.7
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[6]. Zhang S, Tang L, Pu Y, et al. Patchouli alcohol triggers autophagic cell death in non-small cell lung cancer cells through targeting GNAI1 to dissociate the GNAI1/ARRB1 complex. Int J Biol Sci. 2026;22(8):4004-4024. Published 2026 Mar 30. doi:10.7150/ijbs.125690.(中国上海市宝山区吴淞中心医院)IF=10.0