中药靶点筛选 | 非标记法为什么优于标记法?如何根据课题现状选方案?
所属分类: 技术干货
发布时间: 2026-07-03
概要: 随着化学蛋白质组学与高通量质谱技术的深度融合,中药靶点筛选已经形成了标记法与非标记法两大成熟技术体系。但在具体的课题设计阶段,大家常常陷入纠结:到底该选哪种技术?为什么大家都觉得呼声很高的“非标记法”比传统的“标记法”更好?
天然产物靶点鉴定与基于单靶点设计的合成药物不同,中药活性分子往往骨架复杂、官能团丰富。它们通常以多靶点、弱亲和力的模式起效,这让其作用机制长期处于“黑匣子”状态。
随着化学蛋白质组学与高通量质谱技术的深度融合,中药靶点筛选已经形成了标记法与非标记法两大成熟技术体系。但在具体的课题设计阶段,大家常常陷入纠结:到底该选哪种技术?为什么大家都觉得呼声很高的“非标记法”比传统的“标记法”更好?
今天这篇文章,我们就来快速梳理这两大技术体系的核心逻辑,并重点拆解四类典型科研场景的最优落地策略,帮大家在实验设计阶段理清思路,少走弯路。
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一、标记法vs非标记法,差异究竟在哪?
靶点筛选技术的核心分野,在于是否需要对天然活性分子进行化学结构修饰。为了方便大家快速判断,我们对两者的核心差异进行了提炼:
1.标记法(基于分子探针的直接捕获)
核心逻辑:
这是“主动改造、钓鱼取证”的过程。通过有机合成手段引入特定的追踪或富集基团,将天然分子改造为功能化分子探针。
代表技术:
包括经典的生物素-链霉亲和素Pull-down、保护天然构象的Strep-tag技术,以及兼容活细胞内瞬态相互作用的光亲和标记(PAL)联合点击化学。
优势:
能拿到直接结合的“硬核”证据,有效过滤下游信号通路带来的背景噪音。
局限:
入场门槛高,高度依赖已知的构效关系。化学合成成本高,且无法应用于天然丰度极低的珍稀成分。
2.非标记法(基于理化性质的原位侦测)
核心逻辑:
这是“原位观测、逆向推导”的过程。完全不对化合物进行化学修饰,而是基于配体结合会改变蛋白特定理化性质(如热力学稳定性、抗水解能力)的定律,反向推导靶蛋白。
代表技术:
分为基于水解稳定性的技术(如DARTS、结构分辨率极高的LiP-MS)和基于热稳定性的技术(如细胞热位移分析CETSA、全蛋白质组扩展版TPP、以及效率极高的PISA)。
优势:
适用范围极广,完美保留化合物天然活性。能兼容微量成分甚至中药复方,生理相关性强,样本消耗极低。
局限:
属于间接推断,容易受到蛋白翻译后修饰或下游信号通路的干扰而产生假阳性,且对后期数据解读、统计算法要求较高。
为了方便大家对比,丸子给大家整理了表格:

那么,非标记法一定比标记法好吗?
显然不是。技术本身没有绝对的优劣,关键在于匹配课题阶段与研究目标。
二、如何根据课题现状选对技术方案?
标记法与非标记法从来不是二选一的对立关系,而是构成了从假设生成到严谨确证的完整闭环。为了让大家能直接落地执行,我们针对中药及天然产物研究中最常见的四类场景,匹配了最优实验策略:
场景一:手握新骨架/极微量活性成分,
构效关系完全未知
研究痛点:
样品极为珍贵(如罕见微生物次级代谢产物),且完全不清楚构效关系。贸然进行探针合成,极易导致活性丧失或靶点漂移,前期投入打水漂。
最优策略:
TPP-PISA高通量初筛+DARTS/CETSA正交验证。
执行逻辑:
❶ 首先利用PISA技术进行全蛋白质组初筛。PISA通过合并不同温度点的样本,能把传统TPP的10次质谱进样压缩为1次,大幅节省样本,非常适合稀缺样品的“盲盒式”扫描。
❷ 锁定排名靠前的候选蛋白后,使用门槛低、操作简便的DARTS技术在体外进行正交验证。只需将化合物与细胞裂解液孵育,加入蛋白酶进行可控酶解,通过免疫印迹观察降解差异即可初步确认结合。
避坑提示:
对于新骨架成分,切忌一上来就砸钱做探针合成。利用非标记方法以低成本、低消耗完成靶点发现到验证的闭环,才是性价比之选。
场景二:已知构效关系的“明星单体”,
需冲击顶刊解析精细机制
研究痛点:
研究全合成/半合成工艺成熟、药效明确的中药单体,课题已进入深度机制解析阶段。为了冲击高质量期刊,不仅需要活细胞内直接结合的“实锤”,还要精确解析结合区域与别构调控机制。
最优策略:
双功能光亲和探针(PAL)+LiP-MS三维映射。
执行逻辑:
❶ 第一步,基于清晰的构效关系,在不影响活性的位点合成双功能光亲和探针,并在活细胞内完成靶蛋白交联与富集。这能为你提供顶级期刊高度认可的活细胞内直接结合证据,排除了间接作用干扰。
❷ 第二步,锁定靶点后,应用LiP-MS技术进行精细结构解析。对比给药组与对照组的半胰酶切肽段丰度差异,精准定位药物结合保护肽段与别构效应区域,为分子级别的结构改造提供导航。
避坑提示:
前提是一定要选对修饰位点。若对活性位点判断不准,务必先做简单的基团修饰预实验来验证活性。
场景三:研究中药复方/粗提物,
需评价多靶点网络与脱靶毒性
研究痛点:
研究对象是复方、粗提物或多靶点活性成分,单一靶点无法解释整体药效,同时需要筛查潜在肝肾毒性相关的脱靶蛋白。此时标记法完全无法适用。
最优策略:
活细胞模型中的高分辨TPP组学。
执行逻辑:
在生理相关的活细胞系中开展TPP实验(结合TMT同位素定量标记)。这种全局视角不仅能捕捉直接结合靶标,还能观测到药物进入细胞后引发的下游通路激活等“波纹效应”。它完兼容复杂混合物体系,能够完整呈现多靶点协同作用的网络,并系统筛查脱靶毒性蛋白。
避坑提示:
TPP给出的是全局状态变化,必须注意区分直接靶点与间接效应,后续挑选核心节点蛋白需进行正交实验验证。
场景四:生信分析/分子对接完成,
需要低成本反向验证
研究痛点:
已经通过网络药理学或分子对接获得了预测靶点,急需高效的生化/细胞实验排除假阳性,为文章补充说服力强的实验证据。
最优策略:
等温剂量反应指纹图谱(ITDRF-CETSA)或NanoBRET实时监测。
执行逻辑:
普适性最强的是ITDRF-CETSA。在特定温度下,通过WesternBlot定量检测上清中可溶性靶蛋白随药物浓度梯度的变化,如果发生梯度回升,便是靶标啮合的经典判据。该方法仅需常规分子生物学设备即可开展。若预算充足且追求高通量与动力学数据,可构建NanoBRET探针体系,在活细胞内实时定量监测。
避坑提示:
千万不要把分子对接结果直接作为最终结论,补上细胞水平的结合验证,文章的严谨性将得到质的飞跃。
总结
非标记技术打破了化学合成的门槛,让结构复杂、易失活的天然产物第一次能够在活细胞、全蛋白质组尺度上展现真实的作用图谱;而标记技术则始终是过滤生物学噪音、提供物理结合“硬证据”的坚实底座。
做中药靶点研究,单一维度的证据永远是脆弱的。只有多维度、跨尺度的证据链深度融合,我们才能真正揭开中药作用机制的黑匣子,推动中药原始创新走向现代临床。
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参考文献
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关键词: 中药靶点筛选 | 非标记法为什么优于标记法?如何根据课题现状选方案?
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