帕金森病(PD)病理机制复杂,包含 α突触核蛋白错误折叠聚集、线粒体功能损伤、氧化应激、神经炎症多重通路。单一药物很难同时覆盖全部病理环节,多靶点联合给药成为神经保护新药研发重要方向。本篇文献利用 iPSC 来源人多巴胺能神经元、人小胶质细胞体外模型,探究 TUDCA、辅酶 Q10(CoQ10)、肌酸(Creatine)三者联用的相加神经保护效果,而 I.DOT 非接触纳升级分液系统,正是这类多化合物组合筛选实验的理想工具。
图1、帕金森病神经退行性变关键通路,括号标注三种化合物各自作用靶点
帕金森病现有临床治疗主要改善运动症状,尚缺少能够延缓疾病进展的疾病修饰疗法。
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TUDCA(牛磺熊去氧胆酸):可改善自噬、抑制神经炎症、缓解内质网应激;
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CoQ10(辅酶 Q10):靶向线粒体,清除活性氧 ROS,对抗氧化应激;
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Creatine(肌酸):改善细胞能量代谢,拮抗钙兴奋性毒性。
既往单独使用三者开展临床试验,取得结果参差不齐,部分单药临床试验未观察到明确疾病修饰效果。研究者猜想:三种物质作用通路互补,联合给药有望产生相加 / 协同神经保护效果。
本研究构建 4 组给药组合:TUDCA+CoQ10、TUDCA+Creatine、CoQ10+Creatine、TUDCA+CoQ10+Creatine 三联组合。
实验模型:
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iPSC 诱导分化的特发性帕金森患者多巴胺能神经元、健康对照多巴胺能神经元;
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LPS 诱导激活的 iPSC 来源人小胶质细胞,评估药物抗神经炎症能力。
给药浓度:TUDCA=200 μM,CoQ10=10 μM,Creatine=10 μM,实验采用 96 孔板开展细胞给药处理PMC。

图2、不同药物处理后 PD 多巴胺能神经元神经突起网络密度
单独给药、任意二联组合均没有改善神经元突起;TUDCA+CoQ10+Creatine 三联处理组,NFH 神经丝重链面积提升 24%(p<0.001),β-III-tubulin 微管蛋白面积提升 16%(p<0.001),提示神经元突起网络得到保护,提升神经元细胞健康状态。单纯处理并不改变细胞总存活数目。
图3、健康人 iPSC 多巴胺能神经元 MAP2 检测结果
在健康对照组神经元中,三联组合可使 MAP2(神经元骨架、突触可塑性标志物)面积提升 12%(p<0.05),单药与二联组无统计学改善。
图4、LPS 激活小胶质细胞给药后 IL-6、TNF-α 促炎细胞因子分泌水平
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LPS 刺激后小胶质大量释放 IL-6、TNF-α;
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单药处理:仅 TUDCA 可以部分降低 TNFα,CoQ10、肌酸单独使用无法显著下调两种促炎因子;
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三联联用:显著下调 IL6,并且几乎完全消除 TNF-α 分泌,展现协同抗炎作用。
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机制解读:TUDCA 作用小胶质 TGR5 受体抑制炎症;CoQ10 + 肌酸改善线粒体能量代谢,三者叠加实现更强抗炎效果;
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研究局限性:本研究 PD 神经元仅来源于 1 例女性散发性帕金森患者;小胶质细胞为野生型,并非 PD 患者来源;仅做体外细胞实验,尚待类器官、动物模型以及临床实验进一步验证。
I.DOT 在这类神经药物
组合筛选中的价值
本研究需要同时测试 3 种化合物、7 种给药条件(单药、3 组二联、1 组三联、对照组),在 96 孔细胞板完成化合物加药,包含 DMSO 溶解的小分子,需要精准纳升级加样,保证每孔终浓度精准稳定,这正是 I.DOT 非接触分液系统的典型应用场景。
神经干细胞 /iPSC 神经元、小胶质细胞药物筛选痛点:
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细胞珍贵,iPSC 分化细胞制备成本高,试剂、化合物价格昂贵;
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需要做多化合物组合、不同配比筛选,手动移液容易引入操作误差;
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DMSO 溶解小分子,容易出现枪头携带污染,干扰细胞表型;
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96 孔板高通量筛选,需要批间重复性好,实验结果可溯源。
I.DOT 适配神经细胞组合
药物筛选核心优势
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非接触喷射分液,杜绝交叉污染无需枪头接触孔内液体,DMSO 溶解小分子化合物不会发生 carryover 携带污染,保障神经元、小胶质细胞表型结果可靠,非常适合多化合物组合配比筛选。
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纳升级精准分液,极大节约珍贵化合物与 iPSC 细胞样本最低 2.55 nL 精准分配,死体积<1 μL。面对 TUDCA、CoQ10 这类昂贵试剂,大幅度减少试剂消耗;iPSC 诱导神经元制备周期长,样本宝贵,减少预实验试剂损耗。
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灵活构建多化合物组合,适配 DoE 实验设计8 通道独立可控,可以直接向 96/384 孔板不同孔中分配不同药物组合,快速实现单药、二联、三联等多种给药条件,非常适合本篇文献的多组合筛选实验,省去大量梯度稀释手工操作。
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DropDetection 液滴实时检测,实验过程可溯源实时监控每一滴液滴,识别漏液、试剂耗尽,输出分液报告,满足科研论文对实验可重复性的要求。
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兼容 DMSO 高浓度小分子可耐受 100% DMSO,完美适配神经药理中大量 DMSO 溶解的候选化合物,不损伤分液性能。
小结:帕金森、阿尔茨海默等神经退行性疾病体外 iPSC 模型药物筛选,涉及大量多靶点组合给药实验,I.DOT 非接触分液平台可以高效完成化合物组合构建,获得稳定、可重复的细胞表型数据,助力神经保护候选疗法的前期发现。
Shtilbans A, et al. Combination of tauroursodeoxycholic acid coenzyme Q10 and creatine demonstrates additive neuroprotective effects in in vitro models of Parkinson disease. Front Neurosci. 2024;18:1492028. doi:10.3389/fnins.2024.1492028

