IC50 (nồng độ ức chế tối đa một nửa) là một chỉ số đo lường mức độ ức chế của một chất đối với một chức năng sinh học hoặc hóa sinh cụ thể. Được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nghiên cứu dược lý, IC50 cho biết mức độ cần thiết của một chất ức chế như thuốc để ức chế một quá trình sinh học hoặc thành phần sinh học lên đến 50%. Các thành phần sinh học có thể bao gồm enzyme, tế bào, thụ thể tế bào hoặc vi sinh vật. Thông thường, IC50 được biểu thị dưới dạng nồng độ mol.
IC50 và EC50
IC50 thường được so sánh với EC50, một chỉ số khác thường được sử dụng để đo hiệu lực của các chất kích thích. EC50 đại diện cho liều hoặc nồng độ trong huyết tương cần thiết để đạt được 50% hiệu quả tối đa trong điều kiện sống.
Các phương pháp xác định IC50
IC50 có thể được xác định thông qua các phương pháp xét nghiệm chức năng hoặc thử nghiệm. Quá trình xác định IC50 của một chất thường bao gồm xây dựng đường cong phản ứng với liều và kiểm tra ảnh hưởng của các nồng độ khác nhau của chất ức chế để đảo ngược hoạt động của chất chủ vận. Giá trị IC50 cho biết nồng độ cần thiết để ức chế một nửa phản ứng sinh học tối đa của chất chủ vận. Ngoài ra, giá trị IC50 cũng có thể được sử dụng để so sánh tiềm năng của hai chất ức chế khác nhau.
Giá trị IC50 phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện thí nghiệm mà nó được đo lường. Nó tăng lên khi nồng độ chất chủ vận tăng lên và còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như loại ức chế.
IC50 và các mối quan hệ
Xét nghiệm ràng buộc cạnh tranh
Trong xét nghiệm này, một nồng độ duy nhất của chất chủ vận phóng xạ được sử dụng trong tất cả các mẫu thử. Mức độ liên kết cụ thể của chất chủ vận sau đó được xác định khi có sự hiện diện của một dãy nồng độ của các chất đối kháng không phóng xạ cạnh tranh khác. Quá trình này cho phép đo lường tiềm năng của các chất đối kháng trong việc cạnh tranh liên kết với chất chủ vận.
Trong trường hợp này, IC50 là nồng độ của chất đối kháng cạnh tranh làm thay thế 50% liên kết cụ thể của chất chủ vận. Giá trị IC50 được chuyển đổi thành hằng số ức chế tuyệt đối Ki thông qua phương trình Cheng-Prusoff, được phát triển bởi Yung-Chi Cheng và William Prusoff.
Phương trình Cheng-Prusoff
IC50 không phải là một chỉ số trực tiếp, nhưng nó có mối liên hệ chặt chẽ với các chất chủ vận cạnh tranh và chất đối kháng dựa trên phương trình Cheng-Prusoff. Đối với các phản ứng enzyme, phương trình này có dạng:
Ki = IC50 / (1 + [S]/Km)
Trong đó Ki là hằng số liên kết của chất ức chế, IC50 là cường độ ức chế chức năng, [S] là nồng độ chất chủ vận cố định và Km là nồng độ chất chủ vận mà hoạt động của enzyme đạt tới mức tối đa một nửa (khác với ái lực chất chủ vận của enzyme).
Ngoài ra, đối với hằng số ức chế tại các thụ thể tế bào:
Ki = IC50 / (1 + [A]/EC50)
Trong đó [A] là nồng độ cố định của chất chủ vận và EC50 là nồng độ chất chủ vận dẫn đến kích hoạt tối đa một nửa thụ thể. Trong khi giá trị IC50 có thể khác nhau trong các điều kiện thí nghiệm, Ki là một giá trị tuyệt đối. Ki đại diện cho hằng số ức chế của một chất; đồng thời, nồng độ của phối tử cạnh tranh trong xét nghiệm cạnh tranh sẽ chiếm 50% các thụ thể nếu không có phối tử.
Phương trình Cheng-Prusoff tạo ra các ước tính tốt ở nồng độ chất chủ vận cao, nhưng nó có thể dẫn đến các ước tính không chính xác ở nồng độ chất chủ vận thấp. Do đó, trong những trường hợp này, các phương pháp khác đã được đề xuất.
Nguồn tham khảo: Dnulib
