MicroCal ITC 系列
測量結合親和力和化學計量的「黃金標準」
等溫滴定量熱法 (ITC) 是一種 免標記量化 技術，可用來研究各式生物分子間的交互作用。其運作方式為直接測量生物分子結合過程中所釋放或吸收的熱能。
什麼是國際貿易中心？
ITC 是唯一能在單次實驗中同時測定所有結合參數的技術。ITC 不需要使用螢光標記或透過固定化來修飾結合配對物種，便能測量結合配對物種在其原始狀態下的親和力。
藉由測量結合過程中的熱傳遞，可精準測定結合常數 (KD)、反應化學計量 (n)、焓 (∆H) 和熵 (ΔS)。這可針對分子間交互作用提供完整的熱力學概貌，除了結合親和力，ITC 還可提供分子間交互作用機制更深層的見解。這對於結構與功能關係的深層瞭解可讓我們在苗頭化合物選定與先導藥物最佳化方面做出更有把握的決定。
測量原理
等溫滴定量熱法可用來測量生物分子之間的反應。這種方法不需要使用標記便能 測定結合親和力、化學計量和溶液中結合反應的熵與焓。
當結合發生時，便會吸收或釋放熱能，而在配體逐漸滴定至含有所關注生物分子之樣本槽內的過程中，靈敏的熱分析儀便能測量此熱能。
怎麼運作的
熱分析核心
在微量熱分析儀中有兩個槽，一個含有水並作為參考槽，而另一個含有樣本。微量熱分析儀需要將這兩個槽維持在彼此溫度完全相同的狀態。熱感測裝置會偵測這兩個槽在結合發生時的溫度差，並將回饋傳送給加熱器，使其針對此溫度差進行補償，讓兩個槽回歸到彼此溫度相等的狀態。
進行測量
將參考槽與樣本槽設置至所要的實驗溫度。配體裝入注射器中，並裝配至極精確的注射裝置。注射裝置插入含有欲操作之蛋白的樣本槽中。將配體的一系列少量等分試樣注射至蛋白溶液中。如果有配體與蛋白結合，系統便會偵測出當中產生的數百萬分之一攝氏度的熱能變化並進行測量。
在進行第一次注射時，微量熱分析儀會測量所有釋出的熱能，直到結合反應達到平衡。 所測得的熱量會與結合量成正比。
結果和數據分析
在以下範例中，反應是放熱的，表示樣本槽溫度會變得比參考槽高，並導致訊號驟降。隨著兩槽回歸到溫度相等的狀態，訊號也會回到起始位置。將第二批少量配體等分試樣注射至樣本槽中，而微量熱分析儀會再次針對所偵測到的微小熱變化作出補償。
配體與蛋白之間的莫耳比會隨著一系列的配體注射而逐漸增加。隨著蛋白會越來越飽和，配體結合也越少發生，熱變化也開始減少，直到最終樣本槽含有的配體相對於蛋白過量，從而將反應帶向飽和。
接著，將每個峰的面積進行積分，並根據配體對蛋白的莫耳比進行繪圖。將所得的等溫線與結合模型擬合，即可得出親和力 (KD)。結合等溫線中央的莫耳比提供了反應化學計量。以下所示的繪圖是一個 1:1 結合反應的範例。
焓 (ΔH) 也可以從等溫圖直接得出，其為每莫耳已結合配體所釋放的熱量。這表示透過單次 ITC 實驗，便能獲得關於結合反應的豐富資訊，有助於瞭解交互作用本質和探討熱力學驅動因子。
創新科技署申請
ITC 廣泛用於藥物探索和開發過程中的以下作業：
- 量化結合親和力
- 選擇和最佳化候選藥物
- 進行熱力學和活性濃度測量
- 分析作用機制
- 在小分子藥物探索中確認預定結合的標靶
- 判定結合專一性和化學計量
- 在苗頭化合物至先導化合物過程中驗證 IC50 和 EC50 值
- 進行酵素動力學測量
