当心你的化学试剂

作者: 晋楠

来源: 中国科学报

发布日期: 2017-09-13 17:28:48

科学家提醒试剂混淆误导生物学研究,强调了化学试剂在生物学实验中的重要性及潜在问题。文章详细描述了化学试剂可能带来的实验结果偏差,并提出了相应的解决方案和建议。

科学家提醒试剂混淆误导生物学研究。瑞士诺华制药化工库拥有约300万种分子。图片来源:Novartis AG。Stefan Knapp的研究结果让他感觉自己像在坐翻滚过山车。德国法兰克克福大学药剂学家Knapp和同事鉴别出一种使肿瘤生长的重要蛋白。他们还发现了一种可以限制该蛋白的类似药物的分子。他们购买了更多的化合物做进一步实验,但这一次结果并不理想。

随后,他们从另一家供应商处买了同样的药物,但实验结果甚至比第一次还要好。结果表明,出现问题的分子是对映体——彼此之间成镜面效应但性质却不同的化学结构,如左手和右手的手套。Knapp发现,供应商销售的两种化合物中所包含的对映物比例不同,在该团队的文章中,仅有左手性的对映体是有效的。

奥地利维也纳分子医学研究中心系统生物学家、该研究领导人之一Guilio Superti-Furga说,该团队的验证工作说明了化学试剂可能是阻碍生物学实验的诸多途径之一。在一些情况下,科学家并不知晓他们手中有什么样的化学物质。而在另一些情况下,分子效应比实验认为的更加笼统。美国加州斯克里普斯研究所免疫学家和化学家Kim Janda用更直白的语言描述了这个问题:“如果你不注意化学,那么化学就会咬伤你!

”在细胞生物学的所有领域,研究人员都需要依赖化学试剂。其中一个用处是将其作为解剖一个蛋白质功能的工具化合物或化学探针。例如,与用遗传技术抑制一种专效酶相比,用小分子限制一个具体的酶会提供蛋白质生物学更加精细的线索。在化工库里有时也会收集一些化合物,它们在那里被大规模检查,以期发现有用的试剂和药物。实际上,评估研究人员购买的化学物质的质量并不容易。试剂经常含有合成的副产物,或是试剂降解形成杂质。

马萨诸塞州布罗德研究所带领高通量检测组的化学专家Josh Bittker和团队收集了一个已经在临床试验中被测试过的化合物库,他们发现了这种化学污染存在的程度有多高。分子化学家可能会说,药物大小的分子可能存在的结构比宇宙中的恒星还要多。其中,商贩可能会出售1000多万种化合物。寻找特定分子的研究人员可能需要跟踪专门的供应商,从其他感兴趣的研究人员那里得到供货,或者预定合成化合物。

然而,如果一个分子的生物学活动在一篇备受关注的文章中被报告,特别是如果它已经通过了临床试验,销售它的商家可能会有十来家甚至更多。德国多特蒙德Taros合同研究组织首席执行官Dimitrios Tzalis建议,从有声誉的供应商处购买试剂,而非为了省钱从未经来源证实的供应商那里购货。

英国伦敦癌症研究所所长Paul Workman建议,任何时候在使用一种新化学探针时,研究人员都至少应该用两篇文章验证其特性,或是寻找能够分辨它的同行求助。即便是所提供的化学物质含有正确的化合物,用它得到的结果也未必正确。很多时候,一瓶试剂的问题是从打开瓶子后开始的。

达姆施塔特Merck KgaA公司生命科学试剂部门主任Heather Holement说,反复冷冻和解冻会让化合物性能下降,一些化学物质在冷冻时根本不稳定。有时,溶解在有机溶液中的化学物质在加入基于水的环境中时也会析出溶液。她建议,研究人员应该考虑到试剂批次的质量,并经常用单独的溶剂进行控制组实验。他们还可以通过不用细胞或蛋白质进行分析排除一切错误信号。

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