IC50和EC50：定义、计算及应用

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IC50和EC50：定义、计算及应用

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IC50和EC50是药理学中的重要概念，分别代表抑制剂和激动剂产生半最大效应时的浓度。本文将详细解释IC50的两种定义方式：相对IC50和绝对IC50，并通过图表和实例说明如何在不同情况下拟合数据以确定IC50值。

IC50和EC50的概念是药理学的基础。EC50是药物产生半最大反应时的浓度。IC50是抑制剂反应（或结合）减少一半时的浓度。
看起来很简单。但是，当您实际去拟合数据以确定这些值时，会存在一些复杂性和歧义。
本文的其余部分是关于IC50（I代表抑制，代表向下倾斜的剂量反应曲线）。所有这些想法都可以应用于刺激曲线和EC50（E代表有效）。当你看这些图时，只需倒立即可。

理想的情况

此图显示了一种理想情况：
绿色符号表示使用对照进行的测量。左侧的符号（空白）没有抑制剂，因此定义为“100%”。右侧的符号存在最大浓度的标准抑制剂，因此定义为“0%”。实验剂量反应曲线的数据（红点）一直延伸到两个对照值之间。
拟合此曲线时，您需要决定如何拟合曲线的顶部平台。您有三种选择：

仅拟合数据，忽略空白对照值。
对空白对照值取平均值，并将参数Top设置为等于空白平均值的常数值。
输入空白值，就好像它们是剂量反应曲线的一部分一样。只需输入一个低剂量，可能是10-10或10-11。您不能输入零，因为零在对数刻度上没有定义。
这些方法中的任何一种的结果都将非常相似，因为数据形成完整的剂量-反应曲线，具有清晰的顶部平台，与空白无法区分。我更喜欢第三种方法，因为它分析了所有数据，但这并不是一个强烈的偏好。
同样，有三种方法可以处理底部平台：仅拟合数据，将Bottom设置为等于NS对照平均值的常数，并将NS对照放入拟合中，就好像它们是非常高浓度的抑制剂一样。
这是理想的情况。IC50的含义没有歧义。

IC50可以用两种方式定义的情况

该图显示了一种不寻常的情况，即抑制曲线稳定在远高于高浓度标准药物定义的对照值（NS）之上。这导致了IC50的替代定义。
显然，单个值无法概括这样的曲线。您至少需要两个值，一个用于量化曲线的中间值（药物的效力），另一个用于量化曲线的低度（药物的最大效果）。
上图显示了IC50的两个定义。

相对IC50是迄今为止最常见的定义，通常省略形容词相对。它是使曲线下降到曲线顶部和底部平台之间的中间点所需的浓度。在IC50的这个定义中，NS值完全被忽略了。该定义是激动剂和拮抗剂相互作用的经典药理学分析的基础。在适当考虑生物系统和相互作用配体的浓度的情况下，估计的Kd值通常可以从以这种方式定义的IC50值得出（对于下面提到的“所谓的绝对IC50”，情况并非如此）。

在空白值和NS值之间引发响应的浓度有时称为绝对IC50，水平虚线表示如何定义100%和0%，然后定义50%。这个术语并不完全标准。由于该值不能量化药物的效力，因此国际药理学联合会受体命名委员会（1）的作者认为绝对IC50（和该术语）的概念没有用（R. Neubig，个人通信）。我同意。

该概念（但不是术语“绝对IC50”）用于量化减缓细胞生长的药物。缩写GI50用于我们这里所说的绝对IC50。环境保护署（EPA）也使用它来评估内分泌干扰物（附录A）。他们使用术语IC50来指代绝对IC50，使用术语EC50来指代相对IC50。他们不使用术语relative和absolute。

如果您真的想使用绝对IC50，以下是拟合曲线以找到它的说明。

剂量-反应曲线不完整

任何通过对上图中的数据拟合曲线来确定IC50的尝试都是无用的。曲线拟合程序可能能够将剂量-反应曲线拟合到数据，也可能不能。但如果曲线拟合，则IC50的值可能毫无意义，并且具有非常宽的置信区间。数据根本不会形成顶部平台（定义100）或底部平台（定义0）。如果数据没有定义100或0，那么50也是未定义的，IC50也是如此。

如果您还具有定义100和0的控制值，则可以轻松拟合曲线。下面的曲线是通过拟合剂量反应曲线创建的，但将Top平台限制为等于Blanks值的平均值的常数值，以及Bottom平台等于NS值的平均值。