基于体内生物屏障细胞模型-微流控芯片的中药与转运体相互作用的分析新方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81872829
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3410.药物分析
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Potential drug-drug interaction should not be ignored in combination use of TCM and Western medicine. Drug transporters play an important role in drug-drug interaction. There exist many active drug transporters on the biological barriers in vivo. However, few methods can predict the interaction between TCM and drug transporters effectively and rapidly. This project aims to develop the microfluidic chip system with biological barrier cell models, mainly focused on intestinal absorption barrier (Caco-2 cells and MDCK-MDR1 cells) and blood-brain barrier (cerebral microvascular endothelial cells). The cellular efflux transporters are characterized. The static and dynamic cell culture, trans-membrane electrical resistance measurement and online fluorescent detection are integrated in the device, which would be used for rapid and high-throughput assay of interaction between Chinese medicine active ingredients and drug transporters. Moreover, microscale cell culture followed by the multiple gradient generator and on-chip solid-phase extraction columns for sample pretreatment prior to mass analysis are integrated in the device. The quantitative characterization of the interaction between Chinese medicine ingredients and transporters are to be obtained using an integrated microfluidic device coupled to a mass spectrometer. Therefore, the potential substrates, inhibitors or inducers would be clarified, and the potential effects of related transporters on the combination of TCM and Western medicine be evaluated. The aim of this project is to explore innovative methods based on microfluidic chips for the rapid analysis of the interaction between Chinese medicine ingredients and drug transporters, which would be better than the in vitro cell models. This project will provide technical references and scientific evidences for clinical combination of TCM and Western medicine and guarantee clinical medication reasonable and safe.
中西药联用潜在的药物-药物相互作用不容忽视,药物转运体是引发这种相互作用的重要因素。体内生物屏障上的药物转运体非常活跃。但是中药成分与药物转运体的相互作用预测尚缺乏快速有效的手段。本课题拟构建基于微流控芯片的体内生物屏障细胞模型,主要有肠道吸收屏障(Caco-2细胞/MDCK-MDR1细胞)和血脑屏障模型(脑微血管内皮细胞),表征其外排型转运体,集成细胞静态和动态培养、跨膜电阻测定和在线荧光检测等功能,实现快速、高通量的中药成分与转运体相互作用分析;进而结合液质联用技术,集成细胞三维培养、药物浓度梯度生成、样品前处理等功能,对中药成分与转运体相互作用进行定量表征,阐明其可能的底物或者抑制剂、诱导剂,评价转运体在中西药联用时的潜在效应。本项目旨在探索中药成分与转运体相互作用的快速分析的创新方法,建立优于体外细胞模型法的微流控芯片系统,为临床上中西药联用的合理安全提供技术借鉴和科学依据。

结项摘要

本项目围绕血脑屏障和肠道吸收等部位的药物转运体,以P-gp为代表,借助于微流控芯片技术的支撑,结合不同的细胞模型,建立中药成分与药物转运体的相互作用预测新方法,主要研究内容和结果有:(1)成功构建了以脑微血管内皮细胞为核心、高保真的血脑屏障(BBB)微流控芯片模型,包括单细胞培养BBB芯片模型和多细胞共培养BBB芯片模型,实现了三种细胞动态培养和流体剪切应力模拟,进行了BBB屏障功能、转运蛋白功能等表征;(2)基于以上两种BBB芯片模型进行了多个中药活性成分跨BBB转运特征研究,及其与转运体P-gp相互作用,结果表明芯片模型更接近体内真实生理状态,具有更好的应用潜力;(3)成功构建了体外Caco-2细胞模型和MDCK-MDR1细胞模型,表征P-gp,对中药知母进行了双向转运研究,获得肠道吸收转运的特征信息,探明与转运蛋白的相互作用;(4)基于液滴微流控,在水相引入浓度梯度生成器,建立了浓度梯度液滴微流控芯片平台,可应用于抗白念珠菌药物等筛选研究;(5)成功建立了慢病毒载体膜蛋白稳定策略结合SPR的中药成分与P-gp相互作用研究方法,以慢病毒作为P-gp的载体,可保持其天然构象,方法专属性强,并可缩短筛选时间;(6)首次成功构建了整合血脑屏障BBB和脑胶质瘤U251细胞的BBB-U251-芯片模型,实现了中药中抗脑胶质瘤潜在成分跨血脑屏障转运和抗脑胶质瘤药效的同时评价,为抗脑胶质瘤潜在药物筛选提供了更加接近体内生理环境、切实可行的模型。本项目建立了优于体外细胞模型法的体内屏障细胞模型-微流控芯片系统,可为临床上中西药联用的合理安全提供科学依据和技术借鉴,并有望应用于中枢神经系统新药研发。已发表学术论文20篇,其中SCI论文9篇;项目负责人应邀在国内学术大会作主题报告6次;培养了9名研究生;申请国家发明专利4项;获全国和上海市优秀论文奖共5项。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(1)
科研奖励数量(5)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
阿尔茨海默病的病理模型及代谢组学研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    药学服务与研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    戴建英;王辉;刘敏;洪战英
  • 通讯作者:
    洪战英
膜蛋白稳定技术及其在药物筛选中的应用进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    药学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方家豪;曹雨虹;何宇臻;洪战英;柴逸峰
  • 通讯作者:
    柴逸峰
Recent advances in microfluidic devices for bacteria and fungus research
用于细菌和真菌研究的微流体装置的最新进展
  • DOI:
    10.1016/j.trac.2018.12.024
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    TrAC-Trends in Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Zhou Wenting;Le Jian;Chen Yang;Cai Ying;Hong Zhanying;Chai Yifeng
  • 通讯作者:
    Chai Yifeng
Therapeutic effect and mechanism of Anemarrhenae Rhizoma on Alzheimer's disease based on multi-platform metabolomics analyses
基于多平台代谢组学分析知母对阿尔茨海默病的治疗作用及机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Front Pharmacol
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang Hui;Dai Jianying;He Yuzhen;Xia Zhewei;Chen Xiaofei;Hong Zhanying;Chai Yifeng
  • 通讯作者:
    Chai Yifeng
代谢组学在阿尔茨海默症病理机制和中药疗效评价研究中的应用进展
  • DOI:
    10.16155/j.0254-1793.2022.01.11
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    药物分析杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王辉;戴建英;何晓莉;刘敏;洪战英
  • 通讯作者:
    洪战英

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其他文献

延胡索伍用白芷对延胡索乙素药动学的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国药学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乐健;范国荣;吴玉田;洪战英;柴逸峰;殷学平
  • 通讯作者:
    殷学平
液相微萃取技术及其在药物分析中的应用研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国药学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    洪战英
  • 通讯作者:
    洪战英
细胞膜色谱研究进展及其在中药活性成分筛选中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王晓宇;陈啸飞;顾妍秋;曹岩;原永芳;洪战英;柴逸峰
  • 通讯作者:
    柴逸峰
血脑屏障上的P-糖蛋白和乳腺癌耐药蛋白及其研究方法
  • DOI:
    10.16155/j.0254-1793.2017.09.02
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    药物分析杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王晓宇;陈啸飞;柴逸峰;洪战英
  • 通讯作者:
    洪战英
Study on the Stereoselective Excretion of Tetrahydropalmatine Enantiomers in Rats and Identification of In Vivo Metabolites by Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry
延胡索乙素对映体在大鼠体内的立体选择性排泄及液相色谱-串联质谱鉴定体内代谢物的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chirality
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    洪战英
  • 通讯作者:
    洪战英

其他文献

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洪战英的其他基金

基于血脑屏障转运蛋白P-gp和BCRP的中药治疗阿尔茨海默病的药物效应定量评价体系的构建
  • 批准号:
    81673386
  • 批准年份:
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    50.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于微流控芯片结合多维液质联用技术的抗真菌药物活性分析的方法学研究
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    81373376
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
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    面上项目
基于转运蛋白和在体采样-多维液质联用技术的药对配伍规律的方法学研究
  • 批准号:
    81173020
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
中药延胡索在不同生理状态下的代谢特征研究
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    30600815
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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