Human IL-4/IL-4R Binding Kit：基于BLI的IL-4信号通路动力学与抑制剂筛选标准方案

 

一、 概述：IL-4/IL-4R通路在免疫调节中的核心作用与研究需求

白细胞介素-4（IL-4）是调控2型辅助T细胞（Th2）分化、B细胞类别转换产生IgE以及介导过敏反应的核心细胞因子。其信号通过两种类型的受体复合物传导：Type I受体（由IL-4Rα链与共同γ链γc组成）和Type II受体（由IL-4Rα链与IL-13Rα1链组成）。IL-4首先与IL-4Rα链结合形成二元复合物，随后招募第二种链完成高亲和力受体组装，这一过程是启动下游JAK-STAT6信号级联的关键。

 

靶向IL-4/IL-13信号通路（如度匹鲁单抗）已成为治疗特应性皮炎、哮喘等Th2介导疾病的重要策略。精确量化IL-4与其受体α链（IL-4Rα）的结合动力学，是理解受体选择性、评估阻断性抗体效力以及筛选新型抑制剂的必要基础。Human IL-4/IL-4R Binding Kit 提供了一个基于生物层干涉技术（BLI）的标准化、免标记分析系统，旨在实现对这一核心互作的高通量、高精度定量表征。

 

二、 试剂盒原理与核心组分

本试剂盒为BLI平台（如ForteBio Octet®系列）优化设计，提供即用型标准化试剂。

 

检测原理：

基于实时生物层干涉技术。将生物素化的人IL-4或人IL-4Rα胞外域蛋白固化在链霉亲和素（SA）生物传感器表面。当传感器浸入含有对应分析物的溶液中时，分子结合引起传感器光学膜层厚度变化，产生实时的波长位移信号。该信号与结合质量成正比，无需任何标记，直接生成完整的结合与解离动力学传感图。

 

核心试剂组分：

生物素化蛋白： 高纯度、活性形式的重组蛋白，通常为生物素化的人IL-4或人IL-4Rα（胞外域），用于传感器负载。

 

对应分析物蛋白： 高纯度非标记的人IL-4Rα或人IL-4蛋白。

 

第二链蛋白（可选扩展）： 如共同γ链（γc）或IL-13Rα1胞外域，用于研究完整的Type I或Type II三元复合物组装。

 

优化缓冲液系统： 包括专用结合稀释缓冲液及温和的再生缓冲液（如pH 1.5-2.0的甘氨酸-HCl），确保互作在生理相关条件下进行，并支持传感器的可逆再生与多次使用。

 

系统对照： 用于验证实验体系、进行背景信号扣除。

 

三、 核心应用领域

治疗性抗体的功能表征与筛选：

动力学与亲和力测定： 直接测定靶向IL-4或IL-4Rα的单克隆抗体（如度匹鲁单抗类似物或新候选分子）与其靶标的结合参数（Kon, Koff, KD），评估结合强度与复合物稳定性。

 

竞争性抑制效力分析： 量化抗体阻断IL-4与IL-4Rα天然相互作用的效能，计算半数抑制浓度（IC50），为抗体中和活性提供关键体外数据。

 

受体复合物组装机制研究：

二元与三元复合物分析： 通过分步实验，精确量化IL-4与IL-4Rα的初始结合，以及后续招募γc或IL-13Rα1形成功能性信号复合物的动力学过程与亲和力变化。

 

突变体功能评估： 分析IL-4或IL-4Rα关键位点突变对其相互结合亲和力及第二链招募效率的影响，用于表位定位与理性药物设计。

 

小分子抑制剂的发现与优化：

建立以IL-4/IL-4Rα蛋白-蛋白相互作用界面为靶点的高通量筛选平台，用于发现和表征能够直接干扰该互作的小分子化合物，并测定其抑制常数（Ki）。

 

四、 标准化工作流程与主要优势

操作标准化与高通量：

预优化方案简化方法开发流程。采用96孔板格式，支持自动化运行，单次实验可并行完成多个浓度梯度的动力学分析，大幅提升数据产出效率与一致性。

 

实时、免标记动力学检测：

直接、无标记地实时监测结合与解离全过程，提供真实的动力学速率常数，克服了ELISA等终点法的局限，并避免了标记物对蛋白天然构象及互作的潜在干扰。

 

样品消耗低与数据可靠性高：

仅需微升级样品（通常200 μL），适用于早期药物发现阶段样品量有限的候选分子评估。标准化的参照扣除与数据分析流程确保了结果的高精度与可重复性。

 

灵活性与可扩展性：

固化策略（固化IL-4或IL-4Rα）可根据研究目标灵活选择。试剂盒核心可扩展用于研究更复杂的三元受体复合物组装。

 

五、 实验设计与数据分析关键点

实验设计优化：

固化策略选择： 通常建议将生物素化的IL-4Rα固化在传感器上，用于分析溶液中IL-4或抗体的结合，该策略更接近细胞表面受体状态。

 

浓度范围设置： 分析物浓度应跨越足够范围（通常建议覆盖0.1×KD至10×KD），以确保传感曲线包含完整的结合动态，从而准确拟合动力学参数。

 

背景信号控制： 必须使用负载了无关生物素化蛋白的参考传感器进行同步实验，以扣除非特异性结合及缓冲液干扰。

 

数据分析：

使用配套分析软件（如Octet® Analysis Studio）进行数据处理。对于简单的1:1结合，采用朗缪尔模型进行全局拟合，获取Kon, Koff, KD值。

 

对于竞争实验，通过测量不同抑制剂浓度下结合信号的抑制率，拟合剂量反应曲线以计算IC50值。

 

六、 总结

Human IL-4/IL-4R Binding Kit 为靶向Th2免疫关键通路的药物研发与基础研究提供了强大、标准化的体外分析工具。它将IL-4信号起始的分子互作转化为可量化、可比较的高通量实验流程，其核心价值在于：

 

加速药物开发： 在抗体工程与候选分子优化阶段，快速提供关键的亲和力、动力学及功能阻断数据。

 

阐明分子机制： 为深入理解IL-4与不同类型受体复合物组装的精确分子细节提供定量依据。

 

确保数据质量与可比性： 标准化的试剂与方案为跨研究团队、跨批次的数据比较与整合提供了可靠基础。

 

该试剂盒已成为免疫学、过敏性疾病及生物治疗领域研究人员，在探索和开发靶向IL-4/IL-13通路创新疗法过程中，进行体外生物学评价的核心标准化平台之一。