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问题:结合等温线未达到足够高的浓度

上图展示了一个拟合特异性结合数据得到的饱和结合方程。但所有浓度都相对较低(与结合的Kd值相比),因此数据几乎形成一条直线。饱和结合模型很好地拟合了数据(实线),曲线周围的95%置信带较窄(虚线)。但请看Bmax和Kd的置信区间(框中所示)! 这些区间极其宽广,甚至延伸到了负值(不可能)的范围。虽然曲线很好地拟合了数据,但模型中的两个参数(Bmax和Kd)均未获得合理的置信区间。这并不令人意外。数据中甚至没有显示出平台期的迹象,因此数据根本无法确定Bmax和Kd的具体数值。

问题在于,这些数据既可能对应于含有大量低亲和力受体的系统(高 Bmax;高 Kd),也可能对应于含有少量高亲和力受体的系统(低 Bmax;低 Kd)。下图展示了两种可视化呈现这种差异的方式。 左侧图表展示了与上文相同的拟合结果,但将最佳拟合曲线及其置信带延伸到了更高的浓度范围。虽然在数据点附近置信带较窄,但一旦超出数据覆盖的浓度范围,置信带便变得极其宽广。右侧图表展示了两种不同的拟合结果,其中Kd被约束为200 nM或500 nM。这两条曲线差异显著,但都与数据点相近。

从另一个角度看,这些数据的问题在于 Bmax 和 Kd 之间存在相关性。Prism 可在非线性回归结果中报告协方差矩阵。由于仅有两个参数,该“矩阵”中仅包含一个数值。Kd 与 Bmax 之间的协方差(取值范围为 0.0 至 1.0)为 0.9993。 Prism 还能报告各参数的依赖度(该值同样在 0.0 到 1.0 之间)。由于仅有两个参数,两者的依赖度相同,本示例中为 0.9986。这一数值虽未高到足以让 Prism 判定结果为“模糊拟合”,但该判定阈值(依赖度 > 0.9999)本身是任意的。

此时人们很容易放弃,认为若没有更高浓度的数据就无法得出结论。但在某些系统中,尤其是那些使用 PET 扫描检测受体的系统,此类数据是典型的。使用更高浓度的配体是不可能的。

拟合结合势

从这些数据中能得到什么信息?数据呈现近似线性关系。这条直线的斜率能告诉我们什么?该斜率(更准确地说,是初始斜率)被称为结合势(1)。不要被“势”这个术语误导,它与势能和热力学毫无关系。它实际上是衡量少量配体能发生多少结合的指标。

若从特异性结合方程出发,对其关于X(即浓度)求导,并将X设为零,即可推导出特异性结合曲线的初始斜率。事实证明,该斜率(即结合势)等于Bmax/Kd。Bmax的计量单位与数据中Y值的单位相同。 Kd的单位与X值相同。因此,结合潜能的单位等于Y单位除以X单位。

Prism 不仅能拟合特异性结合曲线,还能报告 Bmax/Kd 的比值及其置信区间。要实现这一点,可以创建一个新的用户自定义方程,或者(更简单的方法)克隆内置方程。然后转到定义方程的对话框的最后一个选项卡“Transforms to Report”(转换为报告)。选择报告两个参数的比值,并定义分子和分母。

在本示例中,Prism 测得结合势为 242.1,置信区间为 183.4 至 300.7。该置信区间相对较窄,因此该结果具有较高的实用价值。

参考文献

1. Innis 等。可逆结合放射性配体体内成像的共识命名法。《脑血流与代谢杂志》(2007)第 27 卷(9 期),第 1533-1539 页

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