化合物库

在利用化合物库进行模型或分析开发期间，研究人员可用具有已知作用的化合物验证其模型/分析的效用。

血脑屏障 (BBB) 会阻止常规化疗药物抵达神经胶质瘤等脑部肿瘤，因此这类疾病很难用药物治疗。在高通量筛选中检测化合物 BBB 通透性的传统方法局限于评估放射性或荧光标记化合物通过单层细胞培养的能力。然而在大多数情况下，这并未准确复现神经胶质瘤的实际环境。Sherman 与 Rossi（2019 年）开发了 3D“BBB plus tumor”（BBB 加肿瘤）模型，对血脑屏障通透性及肿瘤毒性进行无标记研究。为了验证此模型，他们对 Tocriscreen 激酶抑制剂库进行了筛选，检测其中的化合物对 LN-229 神经胶质瘤球状体产生细胞毒性的情形：首先让化合物直接对 LN-229 球体产生作用，然后结合 BBB 模型再次进行检测。他们发现，27 种化合物显示出对 LN-229 神经胶质瘤球状体的抗肿瘤细胞毒性，但使用 3D“BBB plus tumor”模型后，显示 18 种化合物无法通过 BBB，因此不适合治疗神经胶质瘤，从而将范围缩小至 9 种。

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，对于已获临床审批的药物，研究其新的治疗用途。此流程能充分利用经过验证的安全性和有效性数据，以低成本加速药物上市。包含美国食品药品监督管理局 (FDA) 批准药物的化合物库，是药物再利用研究的重要起点。

中东呼吸综合征是由中东呼吸综合征冠状病毒 (MERS-CoV) 引起一种病毒性呼吸道疾病，可导致急性呼吸窘迫综合征，最早于 2012 年发现。 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，识别出具有抗 MERS-CoV 病毒作用的化合物。对 Huh-7 细胞（人肝癌细胞）接种 MERS-CoV 使其感染，然后使用化合物治疗，从而识别出 Saracatinib——一种强效、有选择性的 Src 酪氨酸激酶抑制剂，对 MERS-CoV 有抗病毒活性。

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能够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）效率的化合物。

CRISPR-Cas9 技术已成为序列特异性基因敲除（通过非同源末端连接）的强大工具。然而，所需的实验过程无法有效对基因组序列进行精确编辑。Yu 等人（2015 年）筛选了 Tocriscreen Plus 化合物库（Tocriscreen 2.0 大型生物活性化合物库的前身）中的化合物，希望找出可以增强 CRISPR-Cas9 介导的同源介导修复效率的小分子，并在多种细胞类型中发现了一系列化合物。

诱导的多能干细胞可以被引导分化为所有细胞类型，从而为体外疾病建模提供无限的细胞来源。多能干细胞分化而成的肌管具有胚胎细胞身份，而这种肌管不能准确模拟骨骼疾病表型。Selvaraj 等人（2019 年）使用 Tocriscreen 干细胞库发现了在分化过程中会增强肌管成熟的化合物，并发现了能够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

当使用化合物库进行靶点验证时，研究者的目的是证明其关于靶标及靶标在细胞过程或疾病过程中的参与情况的假设。

例如，Markussen 等人（2018 年）使用 Tocriscreen 激酶抑制剂库 发现，在棕色脂肪组织 (BAT) 中，糖原合成酶激酶 3 (GSK3) 是成纤维细胞生长因子 21 (FGF21) 的负调控因子。 BAT 活动具有有益的代谢功能，通过提升整体的胰岛素敏感性及葡萄糖稳态，增加组织耗氧量，可能对糖尿病和肥胖等疾病有治疗潜力。该论文研究了 BAT 中调节 Fgf21 表达的信号通路，并识别出两种 GSK3 抑制剂可以增加棕色脂肪细胞中的 Fgf21 表达及耗氧量。

Sartori 等人（2019 年）表明，阿尔茨海默病常见风险因素基因 BIN1 的表达，可能通过调节磷酸化的信号通路调节其与 Tau 的相互作用。 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查方法。他们测试了来自 Tocriscreen 迷你型生物活性化合物库（Tocriscreen 2.0 迷你型生物活性化合物库的前身）的化合物，之后还进行了细胞分析验证，在神经元中发现了调节 BIN1-Tau 相互作用的两种化合物。这种相互作用先前已被证明可被 Tau 磷酸化抑制，并且发现的两种化合物均靶向磷酸化的调控因子，其中一种通过钙调磷酸酶，另一种通过 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。这种通路在许多类型的癌症中失调，但对肿瘤发生中如何控制 YAP 知之甚少。Yang 等人（2019 年）筛选了来自 Tocriscreen 激酶抑制剂库 的化合物，以找出 Hippo 通路调控因子。它们显示，神经生长因子受体酪氨酸激酶 (NTRK1) 在体外和体内调节 YAP 致癌活性。

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