化合物库

在模型或分析法开发期间利用化合物库时，研究人员旨在使用具有已知作用的化合物验证其模型/分析法的实用性。

血脑屏障 (BBB) 阻止常规化疗药物抵达脑肿瘤如神经胶质瘤，致使这类疾病极难用药物治疗。在高通量筛选中检测化合物的 BBB 通透性的传统方法局限于评估放射标记或荧光标记的化合物穿过单层细胞培养物。然而在大多数情况下，这并未准确重现神经胶质瘤的实际环境。Sherman 与 Rossi（2019 年）开发了 3D “BBB plus tumor”模型，以允许无标记物研究脑通透性及肿瘤毒性。为了验证此模型，他们比照单独的 LN-229 神经胶质瘤球状体及该 3D 模型对 Tocriscreen 激酶抑制剂库的化合物筛选其细胞毒性。他们鉴定到 27 种在 LN-229 神经胶质瘤球状体中显示抗肿瘤细胞毒性的化合物，但在 3D“BBB plus tumor”模型中减少至9种，显示 18 种化合物不渗透 BBB ，因此不适合治疗神经胶质瘤。

Sherman & Rossi (2019) A novel three-dimensional glioma blood-brain barrier model for high-throughput testing of tumoricidal capability. Front Oncol 9 PMID: 31131260

药物再利用又称为药物再定位，涉及对已获临床批准的药物研究其新治疗用途。通过利用已验证的安全性和疗效数据，这种方法旨在以降低的成本让药物更快上市。由美国食品药品监督管理局 (FDA) 批准药物组成的化合物库是药物再利用研究的重要工具。

在 21 世纪初期首次鉴定，中东呼吸综合征是一种由中东呼吸综合征冠状病毒 (MERS-CoV) 引起的病毒性呼吸系统疾病，有可能进展成急性呼吸窘迫综合征。Shin 等人（2018 年）使用Tocriscreen FDA 批准的药物库 在基于细胞的抗病毒筛查分析中鉴定具有抗 MERS-CoV 病毒作用的化合物。将 Huh-7 细胞用 MERS-CoV 感染并用化合物处理，确定一种强效且选择性的 Src 酪氨酸激酶抑制剂塞卡替尼 (Saracatinib) 具有针对 MERS-CoV 的抗病毒活性。

Shin et al (2018) Saracatinib inhibits Middle East Respiratory Syndrome-coronavirus replication in vitro . Viruses 10 283 PMID: 29795047

生物活性化合物库可用于鉴定提高实验技术和过程（例如干细胞分化和重编程以及分子生物学技术）之效率的化合物。

CRISPR-Cas9 技术已成为通过非同源末端接合进行序列特异性基因敲除的强有力工具。然而，所需的实验过程对精确编辑基因组序列无效。Yu 等人（2015 年）筛选来自 Tocriscreen Plus 库（Tocriscreen 2.0 Max的前身）的化合物，以鉴定可提高 CRISPR-Cas9 介导的同源性指导修复过程效率的小分子，并且在多种细胞类型中鉴定到一系列化合物。

诱导性多能干细胞可以定向分化成所有细胞类型，从而为体外疾病建模提供不受限制的细胞源。多能干细胞向肌管分化产生了具有胚胎特性的肌管，这并不能对骨骼疾病表型准确建模。Selvaraj 等人（2019 年）使用 Tocriscreen 干细胞库来鉴定将会在分化期间增强肌管成熟的化合物，并发现了实现从多能干细胞生成成熟肌肉结构的化合物组合。

Selvaraj et al (2019) Screening identifies small molecules that enhance the maturation of human pluripotent stem cell-derived myotubes . Elife 8 e47970 PMID: 31710288

Yu et al (2015) Small molecules enhance CRISPR genome editing in pluripotent stem cells . Cell Stem Cell 16 142 PMID: 25658371

将化合物库用于靶标验证时，研究者旨在使用具有已知靶蛋白的化合物，证明其关于某靶标及其在细胞过程或疾病过程中参与情况的假设。

例如，Markussen 等人（2018 年）使用先前版本的 Tocriscreen 激酶抑制剂库来鉴定糖原合成酶激酶 3 （GSK3）作为棕色脂肪组织（BAT） 中成纤维细胞生长因子 21（FGF21） 的负向调节物。 BAT 活动具有可能在诸如糖尿病和肥胖等疾病有治疗潜力的有益代谢功能，因为它能够改善总体的胰岛素敏感性及葡萄糖稳态并增加组织耗氧量。该论文研究了 BAT 中调节 Fgf21 表达的信号通路，并鉴定到两种增加棕色脂肪细胞中 Fgf21 表达及耗氧量的 GSK3 抑制物。

Sartori 等人（2019 年）表明，阿尔茨海默病风险因素基因 BIN1 的表达可以调节其与 Tau 的相互作用，这可能通过调节磷酸化的信号通路实现。为了进一步研究这些通路，他们开发了使用原代海马神经元的高通量筛选方法。他们测试了来自 Tocriscreen Mini 库（Tocriscreen 2.0 Mini的前身）的化合物，后续进行细胞分析以验证，并且鉴定到两种在神经元中调节 BIN1-Tau 相互作用的化合物。先前已证明这种相互作用受 Tau 磷酸化抑制，并且鉴定的两种化合物均靶向磷酸化的调控物，一者借助钙调磷酸酶，而另一者借助 MEK 依赖性信号通路。

Hippo 信号通路通过转录辅因子 YAP 表现出与多个信号转导网络的调节性串扰。这个通路在许多类型的癌症中失调，但对 YAP 在肿瘤发生中如何受控知之甚少。Yang 等人（2019 年）筛选了来自先前版本的 Tocriscreen 激酶抑制剂库的化合物，以鉴定 Hippo 通路调节物。他们证明，神经生长因子受体酪氨酸激酶（NTRK1）在体外和体内调节 YAP 致瘤活性。

Markussen et al (2018) GSK3 is a negative regulator of the thermogenic program in brown adipocytes. Sci Rep 22 3469 PMID:29472592

Sartori et al (2019) BIN1 recovers tauopathy-induced long-term memory deficits in mice and interacts with Tau through Thr³⁴⁸ phosphorylation. Acta Neuropathol 138 631 PMID:31065832

Yang et al (2019) NTRK1 is a positive regulator if YAP oncogenic function. Oncogene 38 2778 PMID:30542115