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曲线与常数:Kd、Ki、IC50 与 EC50

现在我们把它定量化。剂量反应曲线把结合与效应变成数字,而四个常数——Kd、Ki、IC50 与 EC50——让你能诚实地比较不同药物。本篇讲清每一个常数到底是什么意思,以及如何不把它们搞混。

剂量反应曲线

给的药越多,效应越大——直到再多也无用为止。把反应对药物浓度作图,你就得到剂量反应关系曲线。若对浓度的对数作图,它会呈现一条整齐的 S 形:低剂量端平坦的「脚」、中段陡峭的上升、以及顶端的平台——在那里系统已被推到极限。这条曲线的两个特征,承载了几乎全部信息:它整体往左偏多少(小剂量就已起效 = 高效)以及它在多高处趋于平台(可能达到的最大效应有多大)。

Kd 与 Ki:结合常数

解离常数 Kd亲和力最干净的定义:它是使一半靶点被占据时所需的药物浓度。所以 Kd 为 10 nM,意味着 10 nM 的药物填满了一半的口袋。逻辑很简单——如果只需很少的药物就能填满一半,那药物一定抓得很牢,所以 Kd 越小,亲和力越高。Kd 是在结合实验中直接测得的,不需要任何生物学反应。

抑制常数 Ki 对于阻断剂来说是同样的概念:它是抑制剂对其靶点的亲和力,由它把一个已知配体竞争性地挤走的能力测得。和 Kd 一样,Ki 越小,结合越紧。Ki 的妙处在于,与未经处理的原始 IC50 不同,它针对实验条件做了校正,因此 Ki 数值可以在不同实验之间相互比较——这正是药物化学家钟爱报告它的原因。

IC50 与 EC50:实用的工作数值

还有两个数值是直接从剂量反应曲线上读出来的。EC50 是一个激活物产生其一半最大效应时的浓度——它是激动剂曲线的中点,也是效价的直接读数。IC50 则是抑制剂的镜像:把信号压低到一半所需的浓度。两者其实都是「让你走到一半的那个剂量」,一个往上走,一个往下走。

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.
四个常数一览——结合常数 vs 功能性(基于效应的)常数。

关键的警告是:IC50 并不是药物的一个固定属性。因为大多数阻断剂是通过竞争起作用的,所测得的 IC50 会随着该特定实验中底物或激动剂的多少而滑动——竞争者越多,IC50 越高。这正是为什么当我们想要一个能跨实验信赖的数值时,会把它转换成 Ki,也是为什么要用一套严谨的 Schild 分析来钉死一个竞争性拮抗剂的真实亲和力。请把 EC50/IC50 当作*这次实验*的诚实读数,把 Kd/Ki 当作关于*结合*本身那更深层、可移植的真相。