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曲線與常數:Kd、Ki、IC50 與 EC50

現在我們把它定量化。劑量反應曲線把結合與效應變成數字,而四個常數——Kd、Ki、IC50 與 EC50——讓你能誠實地比較不同藥物。本篇講清每一個常數到底是什麼意思,以及如何不把它們搞混。

劑量反應曲線

給的藥越多,效應越大——直到再多也無用為止。把反應對藥物濃度作圖,你就得到劑量反應關係曲線。若對濃度的對數作圖,它會呈現一條整齊的 S 形:低劑量端平坦的「腳」、中段陡峭的上升、以及頂端的平台——在那裡系統已被推到極限。這條曲線的兩個特徵,承載了幾乎全部資訊:它整體往左偏多少(小劑量就已起效 = 高效)以及它在多高處趨於平台(可能達到的最大效應有多大)。

Kd 與 Ki:結合常數

解離常數 Kd親和力最乾淨的定義:它是使一半標靶被佔據時所需的藥物濃度。所以 Kd 為 10 nM,意味著 10 nM 的藥物填滿了一半的口袋。邏輯很簡單——如果只需很少的藥物就能填滿一半,那藥物一定抓得很牢,所以 Kd 越小,親和力越高。Kd 是在結合實驗中直接測得的,不需要任何生物學反應。

抑制常數 Ki 對於阻斷劑來說是同樣的概念:它是抑制劑對其標靶的親和力,由它把一個已知配體競爭性地擠走的能力測得。和 Kd 一樣,Ki 越小,結合越緊。Ki 的妙處在於,與未經處理的原始 IC50 不同,它針對實驗條件做了校正,因此 Ki 數值可以在不同實驗之間相互比較——這正是藥物化學家鐘愛報告它的原因。

IC50 與 EC50:實用的工作數值

還有兩個數值是直接從劑量反應曲線上讀出來的。EC50 是一個激活物產生其一半最大效應時的濃度——它是激動劑曲線的中點,也是效價的直接讀數。IC50 則是抑制劑的鏡像:把訊號壓低到一半所需的濃度。兩者其實都是「讓你走到一半的那個劑量」,一個往上走,一個往下走。

ONE-LINE DEFINITIONS  (smaller value = more potent / higher affinity)

  Kd    half the TARGETS are occupied         (binding only, no effect)
  Ki    inhibitor's true affinity             (assay-corrected, portable)
  EC50  half the maximum EFFECT (activator)    (functional potency, up)
  IC50  half the signal remains (inhibitor)    (functional potency, down)

Rule of thumb: Kd/Ki are about BINDING.
               EC50/IC50 are about the EFFECT you see in the assay.
四個常數一覽——結合常數 vs 功能性(基於效應的)常數。

關鍵的警告是:IC50 並不是藥物的一個固定屬性。因為大多數阻斷劑是透過競爭起作用的,所測得的 IC50 會隨著該特定實驗中底物或激動劑的多少而滑動——競爭者越多,IC50 越高。這正是為什麼當我們想要一個能跨實驗信賴的數值時,會把它轉換成 Ki,也是為什麼要用一套嚴謹的 Schild 分析來釘死一個競爭性拮抗劑的真實親和力。請把 EC50/IC50 當作*這次實驗*的誠實讀數,把 Kd/Ki 當作關於*結合*本身那更深層、可移植的真相。