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生物相互作用檢測

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發(fā)布時間：2025-08-04 20:27:34 更新時間：2025-08-03 20:27:34

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

生物相互作用檢測：揭示生命分子間的對話

生物相互作用檢測是指利用一系列科學(xué)方法和技術(shù)手段，定性和定量地研究生物大分子（如蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂質(zhì)以及小分子配體等）之間特異性識別、結(jié)合以及由此引發(fā)生物學(xué)效應(yīng)（如構(gòu)象變化、信號傳導(dǎo)、復(fù)合物形成、酶催化活性調(diào)節(jié)等）的過程。這種相互作用構(gòu)成了生命活動的核心基礎(chǔ)，從基因表達調(diào)控、細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、免疫應(yīng)答到藥物作用機制，都依賴于精準(zhǔn)的分子間識別與結(jié)合。深入理解這些相互作用對于基礎(chǔ)生物學(xué)研究、藥物靶點發(fā)現(xiàn)與驗證、藥物篩選與優(yōu)化、診斷試劑開發(fā)以及生物制品質(zhì)量控制等領(lǐng)域具有至關(guān)重要的意義。它使我們能夠解析復(fù)雜的生命網(wǎng)絡(luò)，揭示疾病的分子機制，并最終推動精準(zhǔn)醫(yī)療和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的進步。

核心檢測項目

生物相互作用檢測涵蓋廣泛的研究目標(biāo)，主要包括：

蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用：研究兩個或多個蛋白質(zhì)之間是否結(jié)合、結(jié)合的強度（親和力）、速率（動力學(xué)）以及形成的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。
蛋白質(zhì)-核酸相互作用：探究轉(zhuǎn)錄因子、核酶等蛋白質(zhì)與DNA或RNA的結(jié)合特異性、結(jié)合位點及調(diào)控功能。
蛋白質(zhì)-小分子相互作用：鑒定藥物先導(dǎo)化合物、代謝物、輔因子等小分子與靶蛋白的結(jié)合，用于藥物篩選和機制研究。
核酸-核酸相互作用：研究DNA-DNA雜交、RNA-RNA配對及反義核酸作用等。
受體-配體相互作用：分析細胞表面受體（如GPCRs、激酶受體）與其天然配體或合成藥物的結(jié)合特性。
抗原-抗體相互作用：評估抗體對抗原的特異性識別能力和結(jié)合強度，是免疫分析和診斷的核心。
酶-底物/抑制劑相互作用：測量酶催化活性、酶促反應(yīng)動力學(xué)以及抑制劑對酶活性的影響。

關(guān)鍵檢測儀器

現(xiàn)代生物相互作用檢測高度依賴精密儀器，主要設(shè)備包括：

表面等離子共振儀：利用光在金屬表面激發(fā)的等離子波對表面折射率變化的敏感性，實時、無標(biāo)記檢測分子結(jié)合和解離過程，提供動力學(xué)參數(shù)。
生物膜干涉技術(shù)儀：基于白光干涉原理，實時測量生物分子結(jié)合到傳感器表面引起的膜層厚度變化，用于無標(biāo)記相互作用分析。
等溫滴定量熱儀：直接測量分子結(jié)合過程中釋放或吸收的熱量，提供結(jié)合常數(shù)、焓變、熵變和化學(xué)計量比等熱力學(xué)參數(shù)。
微量熱泳動儀：基于分子在溫度梯度場中的定向遷移速度變化（與分子大小、電荷、水化層有關(guān)）來檢測分子間相互作用。
酶標(biāo)儀：廣泛應(yīng)用于基于比色、熒光、化學(xué)發(fā)光等標(biāo)記方法的相互作用檢測，如ELISA、熒光偏振等。
熒光光譜儀/熒光偏振儀：利用熒光標(biāo)記分子的熒光強度、壽命、偏振等變化來研究相互作用。
圓二色譜儀：通過檢測手性分子對左右圓偏振光吸收的差異，研究蛋白質(zhì)等大分子的構(gòu)象變化。
分析型超速離心機：通過沉降速度或沉降平衡實驗分析溶液中分子的聚集狀態(tài)、分子量、組成和結(jié)合常數(shù)。

常用檢測方法

生物相互作用檢測方法多樣，根據(jù)原理可分為：

無標(biāo)記技術(shù)：
- 表面等離子共振
- 生物膜干涉技術(shù)
- 等溫滴定量熱法
- 微量熱泳動
- 分析超速離心
標(biāo)記技術(shù)：
- 酶聯(lián)免疫吸附試驗
- 熒光偏振/各向異性
- 熒光共振能量轉(zhuǎn)移
- 時間分辨熒光
- 生物素-親和素/鏈霉親和素系統(tǒng)
- 放射配體結(jié)合實驗
基于細胞的檢測：
- 雙分子熒光互補
- 熒光素酶報告基因檢測
- 鄰近連接實驗
- 共免疫沉淀
- Pull-down 實驗

重要檢測標(biāo)準(zhǔn)

為確保生物相互作用數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性和可比性，遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要：

ISO/IEC 17025:2017：《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力的通用要求》。這是實驗室質(zhì)量管理體系的國際金標(biāo)準(zhǔn)，適用于所有進行生物檢測的實驗室。
藥典標(biāo)準(zhǔn)：各國藥典（如USP, EP, ChP）中收錄的相關(guān)生物活性/效力測定方法、蛋白質(zhì)相互作用分析方法等，具有法定效力。
ICH 指導(dǎo)原則：國際人用藥品注冊技術(shù)協(xié)調(diào)會發(fā)布的Q系列（質(zhì)量）指導(dǎo)原則，如Q2(R1)分析程序驗證、Q6B生物技術(shù)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立等，涉及生物制品活性測定（?；谙嗷プ饔茫┑姆椒炞C。
儀器制造商標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程：儀器設(shè)備廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)操作流程、維護保養(yǎng)及校準(zhǔn)規(guī)范。
方法學(xué)驗證指南：進行任何生物相互作用檢測方法開發(fā)后，需要按照相關(guān)指南（如ICH Q2(R1)）進行驗證，確認其特異性、準(zhǔn)確性、精密度、線性范圍、檢測限、定量限和耐用性等是否符合要求。
數(shù)據(jù)報告規(guī)范：對于特定技術(shù)（如SPR），有推薦的報告格式，以確保關(guān)鍵參數(shù)（如實驗條件、結(jié)合曲線、動力學(xué)擬合結(jié)果）透明呈現(xiàn)。