Полумаксимальная ингибирующая концентрация ( IC 50 ) является мерой эффективности вещества в ингибировании определенной биологической или биохимической функции. IC 50 является количественной мерой, которая указывает, какое количество определенного ингибирующего вещества (например, препарата) необходимо для ингибирования in vitro данного биологического процесса или биологического компонента на 50%. [1] Биологическим компонентом может быть фермент , клетка , клеточный рецептор или микроб . Значения IC 50 обычно выражаются в виде молярной концентрации .
IC 50 обычно используется в качестве меры эффективности антагонистов в фармакологических исследованиях. IC 50 сопоставим с другими мерами эффективности, такими как EC 50 для возбуждающих препаратов . EC 50 представляет собой дозу или концентрацию в плазме, необходимую для получения 50% максимального эффекта in vivo . [1]
IC 50 можно определить с помощью функциональных анализов или анализов конкурентного связывания.
Иногда значения IC 50 переводятся в шкалу pIC 50 .
Из-за знака минус более высокие значения pIC 50 указывают на экспоненциально более сильные ингибиторы. pIC 50 обычно указывается в единицах молярной концентрации (моль/л или М), поэтому IC 50 требуется в единицах М. [2]
Терминология IC 50 также используется для некоторых поведенческих измерений in vivo, таких как тест потребления жидкости из двух бутылок. Когда животные уменьшают потребление из бутылки с водой, содержащей лекарство, концентрация лекарства, которая приводит к 50% снижению потребления, считается IC 50 для потребления жидкости этим лекарством. [3]
IC 50 препарата можно определить, построив кривую зависимости реакции от дозы и изучив влияние различных концентраций антагониста на обратимость активности агониста. Значения IC 50 можно рассчитать для данного антагониста, определив концентрацию, необходимую для ингибирования половины максимального биологического ответа агониста. [4] Значения IC 50 можно использовать для сравнения эффективности двух антагонистов.
Значения IC 50 очень зависят от условий, при которых они измеряются. В целом, более высокая концентрация ингибитора приводит к снижению активности агониста. Значение IC 50 увеличивается по мере увеличения концентрации агониста. Кроме того, в зависимости от типа ингибирования, на значение IC 50 могут влиять другие факторы ; для АТФ- зависимых ферментов значение IC 50 имеет взаимозависимость с концентрацией АТФ, особенно если ингибирование является конкурентным . [ необходима цитата ]
В этом типе анализа в каждой пробирке используется одна концентрация радиолиганда (обычно агониста). Лиганд используется в низкой концентрации, обычно на уровне или ниже его значения K d . Затем определяется уровень специфического связывания радиолиганда в присутствии ряда концентраций других конкурирующих нерадиоактивных соединений (обычно антагонистов), чтобы измерить силу, с которой они конкурируют за связывание радиолиганда. Кривые конкуренции также могут быть подобраны с помощью компьютера к логистической функции, как описано в разделе «прямая подгонка».
В этой ситуации IC 50 представляет собой концентрацию конкурирующего лиганда, которая вытесняет 50% специфического связывания радиолиганда. Значение IC 50 преобразуется в абсолютную константу ингибирования K i с использованием уравнения Ченга-Прусоффа, сформулированного Юнг-Чи Ченгом и Уильямом Прусоффом (см. K i ). [4] [5]
IC 50 не является прямым показателем сродства , хотя эти два показателя могут быть связаны, по крайней мере, для конкурентных агонистов и антагонистов с помощью уравнения Ченга-Прусоффа. [6] Для ферментативных реакций это уравнение выглядит следующим образом:
где Ki — сродство связывания ингибитора, IC50 — функциональная сила ингибитора, [S] — фиксированная концентрация субстрата, а Km — константа Михаэлиса , т.е. концентрация субстрата, при которой активность фермента достигает половины максимальной (но ее часто путают со сродством субстрата к ферменту, что не так).
Альтернативно, для констант ингибирования клеточных рецепторов: [7]
где [A] — фиксированная концентрация агониста, а EC 50 — концентрация агониста, которая приводит к полумаксимальной активации рецептора. В то время как значение IC 50 для соединения может варьироваться между экспериментами в зависимости от экспериментальных условий (например, концентрации субстрата и фермента), K i — это абсолютное значение. K i — константа ингибирования для препарата; концентрация конкурирующего лиганда в конкурентном анализе, которая заняла бы 50% рецепторов, если бы лиганд не присутствовал. [5]
Уравнение Ченга-Прусоффа дает хорошие оценки при высоких концентрациях агониста, но переоценивает или недооценивает K i при низких концентрациях агониста. В этих условиях были рекомендованы другие анализы. [7]
![{\displaystyle K_{i}={\frac {{\ce {IC50}}}{1+{\frac {[S]}{K_{m}}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/dd7b4c3bf8b01cdb6674cfec0f5b83f0f6538e70)
![{\displaystyle K_{i}={\frac {{\ce {IC50}}}{{\frac {[A]}{{\ce {EC50}}}+1}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f956cdf163784d095119461d7fa1a2b472e48eb8)