分子垂钓是一种从复杂样品体系中寻找与已知生物分子相互作用的特定分子（如小分子、蛋白质、或其他生物活性分子）的实验技术，在生物学研究、中药研究、活性药物发现等领域中发挥重要的作用。

一、基于SPR平台的分子垂钓技术

表面等离子体共振（Surface plasmon resonance，SPR）技术是一种生物传感分析技术，可用于研究活性分子与靶点的相互作用，具有灵敏度高、特异性强、分辨率高、样品消耗少、实时监测等特点。在高通量药物筛选、候选药物亲和力测定、抗原表位鉴定等生物医药领域应用广泛。

近年来，基于SPR的分子垂钓技术越来越引起广大科研工作者的兴趣，该技术利用SPR的高灵敏度、高特异性等特点，以及SPR仪器的实时监测、自动化进样和回收流程，并结合高分辨质谱鉴定，不仅能用于从细胞裂解液中垂钓蛋白质等生物大分子，也能用于从中药提取液中垂钓小分子化合物。

1.已知靶点蛋白垂钓中药小分子

基于SPR的靶点垂钓基本原理是将一种已知生物分子（靶蛋白）偶联在传感芯片表面，再将包含潜在活性分子的复杂样品溶液（中药提取液）注入到传感芯片，进行SPR检测和活性分子回收。

在进样过程中，复杂样品溶液中的活性分子会和偶联在传感芯片上的生物分子发生结合，这种结合可能是特异性或非特异性，致使芯片表面物质的质量发生变化。进样结束后，继续注入缓冲液使未结合或弱结合的成分离开芯片表面，而强结合的成分留在芯片表面。接下来，为了避免管路中的复杂样品溶液混入后续回收的结合成分中，通过注入洗涤液清洗从样品到芯片表面之间的管路，去除管路中的复杂样品溶液。然后再注入洗脱液并孵育适当时间，使芯片表面上结合的小分子解离下。最后将液体流向反转，使解离下来的样品原路返回并收集在样品溶解液中。

由于一次仅可回收微量样品（2μL），可多次循环上述过程（一般10-20次），回收足够量的样品，合并后浓缩，用于后续质谱鉴定，最终发现复杂样品中的活性分子。

SPR进样检测与回收示意图

2.已知小分子化合物垂钓靶点蛋白

基于SPR的化合物钓靶基本原理是将一种已知化合物（中药单体）偶联在传感芯片表面，再将准备好的蛋白样品（混合蛋白、细胞裂解液）注入到传感芯片，进行SPR各组分检测与回收。

特别说明：化合物钓靶前期需要根据小分子的结构进行多轮评估，尽量选择多药物活性预期影响较小的位点进行化学修饰。一般会借助计算机虚拟分析，确定和设计化合物的修饰位点（生物素化）；对于一些结构相对比较简单，且没有光敏基团的药物分子，我们比较推荐光交联的方式固定到芯片上。

基于三维碳烯的SPRi技术的表面设计与表征

二、基于活细胞化学蛋白质组学技术（ABPP）的新药研发及应用

2.1 ABPP 技术介绍

基于活性的蛋白质谱(activity-based protein profiling，ABPP)是一种化学蛋白质组学方法，它结合基于活性的探针(activity-based probe，ABP)和蛋白质组学技术来鉴定活性小分子的蛋白质靶标，以帮助阐明活性小分子发挥作用的机理。

2.2 核心技术原理

I. 药物发挥作用实际体系（细胞或组织）；II. 化学探针（氨基酸反应特异性和生物活性探针）；III.药物结合蛋白质分离鉴定，非全蛋白质组IV. 全面鉴定药物靶点，精确至结合位点

点击化学原理示意图

2.3 ABPP 主要实验步骤

1. 探针制备：活性分子探针的设计合成，以及探针活性鉴定

2. 将探针与总蛋白孵育（或与细胞孵育后提取总蛋白）

3. 上述孵育完成后，先后进行 UV 照射（使活性分子与靶蛋白共价相连）、 点击化学反应（给活性分子引入报告基团，如生物素）

4. 通过报告基团对靶蛋白进行富集鉴定

2.4 应用案例——葛根素新靶点发现

葛根素是葛根中活性成，能够减少脂肪吸收，但具体分子机制不清晰；Nature杂志发表，天然化合物葛根素，它可以模拟迷走神经背侧运动核-迷走神经通路的抑制，从而减少脂肪吸收。该研究表明天然化合物葛根素可以灭活 DMV 神经元并通过 GABAA受体抑制脂肪吸收，从而揭示一种减少脂肪吸收的适用药物。

分子探针的设计与合成

葛根素探针钓靶及空肠投射的DMV神经元控制脂肪吸收和体重增加

参考文献

[1] Zhao S, Yang M, Zhou W, et al. Kinetic and high-throughput profiling of epigenetic interactions by 3D-carbene chip-based surface plasmon resonance imaging technology. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Aug 29;114(35):E7245-E7254. doi: 10.1073/pnas.1704155114.

[2] Lyu, Q., Xue, W., Liu, R. et al. A brain-to-gut signal controls intestinal fat absorption. Nature 634, 936–943 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07929-5.