FCS Interaction Analyzer Helps Fujian Medical University Team Discover Small-Molecule AD Drug

المجلة: البحوث الدوائية

فريق البحث:تشيا تشون تشن / فيشينغ تشونغ / تشوتشنغ يي فريق، جامعة فوجيان الطبية

DOI:https://doi.org/10.1016/j.phrs2025.107834

01 نظرة عامة على البحث

الغالكتين 3 (Gal-3) هو بروتين رئيسي ينظم العمليات الالتهابية العصبية و يلعب دورا حاسما في التقدم المرضي لمرض الزهايمر (AD).مما يجعله هدفاً علاجياً واعدة جداًومع ذلك، فإن تطوير مثبطات جزيئات صغيرة يمكن أن تمنع فعالية Gal-3 بكفاءة مع امتلاك نفوذ قوي للحاجز الدموي الدماغي (BBB) لا يزال تحديًا كبيرًا في هذا المجال.

نشر فريق البحث بقيادة شياوشون تشن، فيشينغ تشونغ، وزوتشينغ يي في جامعة فوجيان الطبية دراسة بعنوان"الاكتشاف القائم على الذكاء الاصطناعي لمثبطات الغالكتين 3 التي تخترق الدماغ لعلاج مرض الزهايمر"في مجلة الصيدلة المعتمدةالبحوث الدوائية(IF = 10.5) باستخدام منصة فحص المخدرات بمساعدة الذكاء الاصطناعي، نجحت الدراسة في تحديد FJMU1887، وهو مركب جزيء صغير له قيمة علاجية محتملة.وتحقق من تفاعلها المباشر مع الغال 3 من خلال التجارب اللاحقةأظهرت الدراسات الميكانيكية أن FJMU1887 يرتبط بشكل عكسي مع Gal-3 ، مما يتداخل مع التفاعل بين Gal-3 و TREM2 (مستقبلات الإشعال التي يتم التعبير عنها على الخلايا الميلويدية 2).في المختبرتحليلات مضادة للالتهابات، وتحليلات الدواءفي فيفوأظهرت تقييمات الفعالية بشكل جماعي أن FJMU1887 هو مثبط لـ Gal-3 ذو جزيء صغير قابل للخروج من BBB مع تأثيرين مزدوجين:بشكل عام، FJMU1887 يمثل أول مثبط للغال 3 عن طريق الفم مع قابلية تخزين الدماغ المواتية التي تظهر اثار مضادة للالتهابات العصبية وتعزيز الإدراكتوفير مركب رئيسي واعد لعلاج مرض السرطان مع التحقق من جدوى استراتيجيات اكتشاف الأدوية بمساعدة الذكاء الاصطناعي.

02 التحقيق في تأثيرات الجزيئات الصغيرة على ديناميكيات المجمع البروتينية عن طريق FCS

TREM2 هو مستقبلات خاصة بالميكروغليا التي تشارك في تعديل الاستجابات الالتهابية العصبية و فاغوسيتوس الميكروغليا في مرض الزهايمرز. أظهرت الدراسات الحديثة أن Gal-3 تتفاعل مع TREM2 ،وبالتالي تؤثر على حالات تنشيط الميكروغليال ومسارات الإشارة الالتهابية المرتبطة بها.

في هذه الدراسة، أكد المؤلفون أولاً نشاط FJMU1887 في الارتباط بـ Gal-3 باستخدام طرق تحليل التفاعل التقليدية.بما في ذلك التداخلات في الطبقة الحيوية (BLI) والتحفيز الحراري على المستوى الدقيق (MST)، الحصول على ثابت الانفصال (Kd) من1.55μMلاستكشاف المزيد من التأثير المحدد لـ FJMU1887 على التفاعلات البروتينية التي تتوسط في Gal-3،استخدم الفريق طيف التشابك الفلوريسنت (FCS) لمراقبة التشكيل الديناميكي وانفصال مجمع Gal-3 / TREM2في الموقعداخل الخلايا الحية

في الإعداد التجريبي، تم إضافة Gal-3 و TREM2 المسمّيان بالبروتينات الفلوريسنتية moxCerulean3 و mGold، على التوالي، إلى خلايا HEK293.تم تنفيذ FCS في مناطق تكوين الفلوريسنس لقياس معامل الانتشار (د) من TREM2-mGold، مراقبة مستمرة للتغيرات الديناميكية أثناء معالجة المركب وغسيل (الشكل A).أظهرت النتائج أن FJMU1887 تعطلت التفاعل بين Gal-3 و TREM2 القابل للذوبان (sTREM2)، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في معامل الانتشار داخل الخلية لـ sTREM2. عند غسل المركب ، يعود Gal-3 إلى sTREM2 ، ويعود معامل الانتشار إلى الحد الأساسي.هذا يشير إلى أن الارتباط القابل للعودة من FJMU1887 إلى Gal-3 يعدل ديناميكياً تفاعل Gal-3 / TREM2وقد تم التحقق من صحة هذا الاستنتاج من خلال تجارب نقل الطاقة بالرنين الساطع.توفير أدلة إضافية على أن FJMU1887 يؤثر على تكوين أو استقرار مجمع Gal-3/TREM2الموازنة الديناميكية لهذا المجمع تلعب دورا هاما في تنظيم الالتهاب العصبي المرتبط بالمرض.

أدرك ذلكتعطل تكوين معقدات غال 3/ تريم 2 بواسطة FJMU1887 التي تم تقييمها بواسطة FCS.دوقد تم قياس معدل الكمية الكامنة من المجمع Gal-3 ∆TREM2 في ظل ظروف مختلفة.10μMFJMU1887 زيادة كبيرة في معامل الانتشار مقارنة مع المجمع غير المعالجة (***P < 0.001), مما يشير إلى اضطراب معقد. على وجه الخصوص، كان تأثير FJMU1887 قابلًا للإنعكاس بعد الغسيل، تعافى معامل الانتشار إلى حد كبير إلى المستويات الأساسية، مما يدل على إعادة التشكيل المعقدة.نقاط البيانات الفردية تمثل قياسات واحدة؛ تشير الشرائط إلى المتوسط ±SEM. تم تحديد الأهمية الإحصائية باستخدام ANOVA أحادي الاتجاه تليها اختبار توكي بعد ذلك.

03 المزايا التكنولوجية الرئيسية لـ FCS

لم يتمكن جهاز FCS فقط من التقاط اضطراب ديناميكيات مجمعات البروتينات بواسطة الدواء، بل كشف أيضاً عن سلسلة الآليات الكاملة:الارتباط العكسي!الانفصال المعقد → التثبيط الوظيفيهذا يسلط الضوء على القيمة الفريدة لـ FCS في دراسة تفاعلات البروتين مع البروتين في الخلايا الحية وآليات تنظيم الجزيئات الصغيرةفي الموقع:

• مراقبة ديناميكية في الوقت الحقيقي:يراقب العمليات في البيئات الدقيقة الخلوية الأصلية دون الحاجة إلى عتبات مسافة بين الجزيئات الثابتة.أي تغيير في نصف قطر الهيدروديناميكية أو تشكيل الناتج عن الارتباط يمكن اكتشافه من خلال التحولات في معامل الانتشار.

• الكشف عن التوازن في الموقع:قياسات مباشرة في ظل ظروف توازن التقسيم في الحل أو الخلايا الحية دون خطوات غسل، للوصول إلى حساسية جزيء واحد.

• التحليل الكمي الحركي:يخرج معامل الانتشار كمقاييس كمية مستمرة، على عكس النقاط النهائية التقليدية أو الاختبارات النوعية.إنه يثبت مباشرة عكسية تثبيط المركب، توفير البيانات الكمية لتقييمات الفعالية والآليات.

من خلال هذه المزاياحققت FCS رصدًا ديناميكيًا في الوقت الفعلي لتمكين FJMU1887 من تثبيط تفاعل Gal-3/TREM2، وهو بعد يصعب الوصول إليه باستخدام التقنيات البيوكيميائية التقليدية.

04 أهمية البحث وتوقعات المستقبل لـ FCS

وقد نجحت هذه الدراسة في الاستفادة من فحص المخدرات بمساعدة الذكاء الاصطناعي لتحديد مركب الرصاص FJMU1887 من مكتبة كيميائية كبيرة.من خلال الجمع بين العديد من التقنيات العرضية تحليل الصلة (BLI/MST)وبحلول عام 2000، قام الفريق بتحديد أشكال التفاعل بين البروتينات، ومقاييس المسافة بين الجسيمات (FRET) ، ومراقبة تفاعل البروتينات الديناميكية (FCS) ، ورفع رمز آلية العمل بشكل منهجي من وجهات نظر متعددة.في المختبروفي فيفوأكدت التقييمات أن FJMU1887 يمتلك نشاطين مضادين للالتهابات العصبية وتعزيز الإدراك ، مما يثبت إمكاناتها كمرشح علاجية لـ AD.

في هذه المنصة المتكاملة، قدمت FCS بيانات انتشار ديناميكية حيوية حرجة لا يمكن الوصول إليها بواسطة الطرق الأخرى، مما يثبت أن FJMU1887 يعطل بشكل عكسي ارتباط Gal-3 / TREM2.وقد قدم هذا الدليل المباشر لتوضيح آلية الدواء وقدم تأكيدًا إضافيًا للتفاعل المباشر بين Gal-3 و TREM2تظهر الدراسة المزايا الرئيسية لـ FCS: مراقبة الديناميكيات المعقدة في الوقت الحقيقي في الحل ، والقياس غير المرتبط بدون قناع ، والإنتاج الكمي المباشر لمؤشرات الانتشار.

حول تكنولوجيا FCS

يقيّم طيف التشابك الفلوري (FCS) كميّاً معايير مثل التركيز المولاري، وضوء الفلوري/حالة التجميع، معامل الانتشار/القطر الهيدروديناميكي،والعلاقة المرتبطة (KD) مع دقة جزيء واحد في عينات محلول ميكروحجم (بضع ميكروليترات) أو خلايا حية فردية.في الموقع، أداة تحليلية متجانسة عالية المحتوى. تم تطبيق FCS وأساليبها المشتقة على نطاق واسع في تحويل الإشارات، فصل المرحلة السائلة السائلة، تجميع الجزيئات الحيوية،آليات هيكلية وظيفية، تطوير الأدوية النانوية ، وصف الجسم الخارجي ، تطوير المسبار الفلورسنت ، فحص الأجسام المضادة / المخدرات ، والميكروفلوديكس ، مع أكثر من 15،000 مقال بحثي مؤشر في PubMed.

عن تحليل تفاعل FCS لـ JLM-Lifetech

الـتحليل التفاعل الجزيئي من سلسلة MIA FCS للكيناتيكية الجزيئة الواحدةهي منصة تحليل عالية الحساسية تستند إلى تكنولوجيا FCS. من خلال الكشف عن إشارات تقلبات الفلوريسانس في أحجام الملاحظات الصغيرة للغاية،يسمح بتحليل التفاعل البيولوجي الجزيئي للجزيء الواحد وتوصيفهباستخدام خوارزميات الارتباط لتحليل إشارات المجال الزمني، يعمل النظام دون مراحل الفصل أو التطهير (اختبار متجانس). مع عشرات الميكروليترات فقط من العينة،يقدم تحليلاً كمياً عالياً للتركيز، حجم الجسيمات، معامل الانتشار، وذاتية الارتباط (Kd) في ثواني.