Identifying medically relevant xenon protein targets by in silico screening of the structural proteome
透過結構蛋白質組的電腦篩選鑒定醫學相關的氙蛋白靶點
稀有瓦斯如氦 (He)、氖 (Ne)、氬 (Ar)、氪 (Kr) 和氙 (Xe) 在正常條件下幾乎不形成分子化合物，其化學性質的惰性使得早期的生物學研究主要關註它們在血液和油脂中的溶解度。自1951年首次研究氙氣的生物學作用以來，研究發現這些瓦斯表現出多種生物學效應，包括抗成癮、組織保護、麻醉、神經保護、記憶影響、鎮痛以及抑制細胞雕亡等。氙氣的主要作用機制已被確定為N-甲基-D-天門冬胺酸受體的拮抗作用，但其其他生物活性仍待進一步探索。為了更深入地理解稀有瓦斯的生物和醫學特性，澳洲莫奈許大學藥學科學研究所的David A. Winkler研究員團隊在【醫學瓦斯研究】雜誌（英文）Medical Gas Research上發表題為「Identifying medically relevant xenon protein targets by in silico screening of the structural proteome」的原著論文（DOI: 10.4103/2045-9912.333858）。該團隊對蛋白質資料庫中的約13萬種蛋白質進行了電腦篩選，研究了五種稀有瓦斯的潛在結合位點，共完成了65萬次蛋白質-配體計算。透過與已知的氬氣、氪氣和氙氣的結合實驗結構對比，驗證了計算方法的準確性。這項研究提供了對氙氣與蛋白質交互作用的初步見解，並提出了一種數據分析方法，以揭示新的生物活性。本團隊展示了如何利用計算方法從海量數據中篩選出最有潛力的氙氣靶標，並探討了對精胺酸酶和碳酸酐酶的抑制作用。此研究為未來發現氙氣誘導的生物活性奠定了基礎，可能帶來治療勃起功能障礙、慢性阻塞性肺病、青光眼、癲癇、癡呆等神經系統疾病的新療法；也為未來藥物開發提供了新的方向，並展示了計算方法在探索稀有瓦斯生物活性中的套用潛力。
關鍵詞： 結合位點；計算對接；酶；醫學套用；蛋白質結合；結構生物學；虛擬篩選；氙
參照本文 ：Winkler DA, Katz I, Warden A, Thornton AW, Farjot G. Identifying medically relevant xenon protein targets by in silico screening of the structural proteome. Med Gas Res. 2023 Jan-Mar;13(1):33-38. doi: 10.4103/2045-9912.333858. PMID: 35946221; PMCID: PMC9480358.
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Argon pharmacokinetics: a solubility measurement technique
氬的藥代動力學：一種溶解度測量技術
惰性瓦斯氬氣已表現出生物活性，可作為多種治療適應癥的醫療幹預手段。由於其神經保護特性，氬氣已被視為新生兒腦病降溫的補充治療方法。氬氣通氣不會導致心率、血壓、腦氧飽和度、皮層腦電活動或血氣值發生顯著變化。在藥代動力學研究中，對目標分子及其代謝產物在血液中的濃度進行測量是一項基礎而關鍵的工作。相應地，在氬氣作為藥物的研究與開發中，評估其在血液中的溶解度是必不可少的步驟，這有助於我們更好地理解氬氣在臨床套用中的潛力和限制。法國巴黎薩克雷大學的Lemaire Joël研究團隊在【醫學瓦斯研究】雜誌（英文）Medical Gas Research上發表題為「Argon pharmacokinetics: a solubility measurement technique」的原著論文（DOI: 10.4103/2045-9912.351106）。本文報告了一種基於質譜法測量液體（包括血液）中氬氣溶解度的技術的開發，該技術將進一步用於氬氣的藥代動力學測試。與頂空氣相色譜法不同，該方法的實驗結果對離開液體樣品的總莫耳數敏感，而不是對與液相平衡的氣相氬氣濃度敏感。基於原型，報告了使用環境空氣、水和兔子血液進行的靈敏度實驗的結果。限制反映了原型的開發，系統的調整可能會影響輸出。該技術的其他限制來自需要采取特殊預防措施以將含氬樣品與周圍大氣隔離，以及測量時間相對較長。對於血液測量，需要運輸樣品（在冰上）並儲存重復實驗樣品數小時。初步測試表明，血液樣本中的一些不穩定性可能是由於註射器的瓦斯泄漏而發生的。由於目標是利用該系統分析動物（特別是豬）藥代動力學測試期間采集的血液樣本，因此使用該技術的一個關鍵限制是執行每次測量所需的時間（包括設定和沖洗在內近 2 小時）。因此，藥代動力學測試的采樣點數量將受到限制。盡管本文描述了局限性，但四極質譜瓦斯分析儀的技術和原型將能夠透過分析血液樣本推斷氬氣藥代動力學。
關鍵詞 ：氬氣；血液；瓦斯溶解度；頂空；稀有瓦斯；分配系數；藥代動力學；四極桿質譜法
參照本文： Lemaire J, Heninger M, Louarn E, Katz I, Tissier R, Chalopin M, Farjot G, Milet A. Argon pharmacokinetics: a solubility measurement technique. Med Gas Res. 2023 Oct-Dec;13(4):208-211. doi: 10.4103/2045-9912.351106. PMID: 37077120; PMCID: PMC10226686.
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Argon pharmacokinetics: measurements in pigs and analysis in humans using a physiologically based pharmacokinetics model
氬氣藥代動力學：使用基於生理學的藥代動力學模型在豬身上進行測量，並在人體內進行分析
氬氣作為一種惰性瓦斯，已在多種實驗條件下展現出抗缺血和抗炎特性。例如，Silachev等人的研究表明，吸入氬氣-氧氣混合物能夠顯著減少中風大鼠模型中的腦損傷體積，並降低神經功能缺損的嚴重程度。
藥代動力學是研究藥物在體內隨時間變化的科學，對於藥物發現、開發及上市後監控至關重要。盡管已有基於生理的氬氣藥代動力學模型，實驗數據仍然不足。因此，驗證這些理論數學模型尤為重要。法國液態空氣桑特國際公司聯合法國蒙特佩利爾生物醫學研究機構和巴黎薩克雷大學多個研究團隊在【醫學瓦斯研究】雜誌（英文）Medical Gas Research上發表題為「Argon pharmacokinetics: measurements in pigs and analysis in humans using a physiologically based pharmacokinetics model」的原著論文（DOI: 10.4103/mgr.mgr_20_23）。本研究旨在探討使用機械通氣的麻醉幼豬進行氬氣的 PK 研究，並擴充套件驗證基於文獻中氙氣數據和豬的新數據的氬氣藥代動力學模型。研究的關鍵發現包括：1) 動脈血濃度的快速吸收和清除（方波模式）；2) 個體間差異對藥代動力學的影響微乎其微。特別是，模型結果與標準成年男性的AUC僅相差0.17%，且AUC與給藥時間成正比。雖然在豬實驗中，模型結果的半衰期（T1/2）被低估，但這種低估不會影響整體藥代動力學分析。腦部藥代動力學與動脈血藥代動力學非常相似，盡管氙氣能更快速穿過血腦屏障，但氬氣在氬氣藥代動力學模型中預測的大腦T1/2約為100秒。盡管氬氣和氙氣都被列為世界反運動禁藥機構禁止的物質，但由於氬氣的環境濃度較高，反興奮劑檢測幾乎不可能。模擬中所有隔間的初始氬氣濃度為零，符合豬的實驗數據。氬氣的PK研究顯示其在臨床給藥中的穩定性較高，雖然一些數據不確定性存在，但對臨床套用的影響可以忽略不計。總的來說，本研究首次測量了幼豬體內氬氣的藥代動力學數據，並驗證了用於分析人類氬氣藥代動力學模型。研究結果表明，氬氣的穩健和穩定的藥代動力學特性有利於精確給藥，並可推廣套用於其他適應癥和患者群體。
關鍵詞： 吸收；分布；消除；頂部空間；機械通氣；代謝；分配系數；灌註限制模型；生理學模型；四極子；氙
參照本文： Katz I, Tissier R, Kohlhauer M, Lemaire J, Hamlin A, Chalopin M, Farjot G, Milet A. Argon pharmacokinetics: measurements in pigs and analysis in humans using a physiologically based pharmacokinetics model. Med Gas Res. 2024 Mar 28;14(4):206–12. doi: 10.4103/mgr.mgr_20_23. PMCID: PMC11257179.
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關於MGR雜誌
Medical Gas Research (MGR) 【醫學瓦斯研究】雜誌（https://www.medgasres.com/），是一本專註醫學瓦斯與人體健康及相關疾病研究的經同行評議的國際開放獲取期刊，季刊出版。創刊於2011年，主編為美國國Loma Linda大學John H. Zhang教授。雜誌目前已被多個國際重要資料庫收錄，包括MEDLINE/Index Medicus 資料庫、Emerging Sources Citation Index（ESCI 新興資源引文索引）/Web of Science資料庫、PubMed/PubMed Central全文資料庫、SCOPUS資料庫等。 2024年最新JCR影響因子：3.0，位於MEDICINE, RESEARCH & EXPERIMENTAL領域Q2區。最新CiteScore：5.1，位於Anesthesiology and Pain Medicine領域Q1區。 期刊影響力得到國際認可，成為醫學瓦斯領域國際同行創新性研究成果的重要展示平台，更是醫學瓦斯科研工作者國際學術交流的重要渠道。MGR穩步推進期刊的國際化，並重視編委、作者、審稿人隊伍的國際化。希望MGR雜誌迅速成長為醫學瓦斯研究及轉化套用領域有國際學術影響力有話語權的重要學術期刊！
MGR雜誌關註的熱點問題
- 醫學瓦斯與生物材料研究；
- 醫學瓦斯與腫瘤研究；
- 活性氧、低氧、氧氣、一氧化氮、單態氧、過氧化氫、硫化氫、氧化氮、氬氣、氦氣與生命科學、人體細胞內外微環境研究 ；
- 醫學瓦斯領域的創新技術與方法研究；
- 醫學瓦斯領域創新性的科學問題研究；
- 公共資料庫和分析工具及軟體在醫學瓦斯研究領域套用的研究。
