IC 50

低分子化合物（「薬剤」）による酵素活性阻害のIC _{50測定値のグラフ表示。4つの異なる濃度（30～300μM）の低分子化合物を試験した}

半最大阻害濃度（IC ₅₀）は、物質が特定の生物学的機能または生化学的機能を阻害する効力の尺度です。IC ₅₀は、特定の阻害物質（例：薬物）が、 in vitroで特定の生物学的プロセスまたは生物学的成分を50%阻害するために必要な量を示す定量的な尺度です。^{[ 1 ]}生物学的成分とは、酵素、細胞、細胞受容体、微生物などです。IC _{50値は通常、}モル濃度で表されます。

IC _{50 は、}薬理学研究において拮抗薬の効力の指標として一般的に用いられています。IC _{50 は、}興奮性薬物のEC ₅₀など、他の効力指標と同等です。EC _{50 は}、生体内で最大効果の50%を得るのに必要な用量または血漿濃度を表します。^{[ 1 ]}

IC _{50 は}機能アッセイまたは競合結合アッセイで決定できます。

場合によっては、IC _50値がpIC ₅₀スケールに変換されます。

${\displaystyle {\ce {pIC_{50}}}=-\log _{10}{\ce {(IC_{50})}}}$

マイナス符号のため、pIC ₅₀の値が高いほど、指数関数的に強力な阻害剤であることを示します。pIC _{50は通常、}モル濃度（mol/L、またはM）で表され、したがってIC ₅₀はM単位で表す必要があります。^{[ 2 ]}

IC _{50という用語も、} 2本ボトル飲料摂取試験など、生体内での行動測定にも用いられます。薬物を混入した水ボトルからの摂取量を動物が減らした場合、摂取量が50%減少する薬物濃度が、その薬物の飲料摂取量におけるIC _{50 と}みなされます。^{[ 3 ]}

機能的拮抗薬アッセイ

薬物のIC _50は、用量反応曲線を作成し、異なる濃度の拮抗薬が作動薬の活性を逆転させる効果を調べることによって決定できます。IC ₅₀値は、特定の拮抗薬について、作動薬の最大生物学的反応の半分を阻害するために必要な濃度を決定することで計算できます。^{[ 4 ]} IC ₅₀値は、2つの拮抗薬の効力を比較するために使用できます。

IC ₅₀値は測定条件に大きく依存します。一般的に、阻害剤の濃度が高いほどアゴニストの活性は低下します。IC 50値_はアゴニスト濃度の上昇とともに増加します。さらに、阻害の種類によっては、他の要因がIC ₅₀値に影響を与える可能性があります。ATP依存性酵素の場合、IC ₅₀値はATP濃度と相互依存性を示し、特に競合的阻害の場合はその傾向が顕著です。

IC ₅₀と親和性

競合結合アッセイ

このタイプのアッセイでは、すべてのアッセイチューブに単一濃度の放射性リガンド（通常はアゴニスト）を使用します。リガンドは低濃度、通常はKd値以下で使用します。次に_、放射性リガンドの特異的結合レベルを、他の競合する非放射性化合物（通常はアンタゴニスト）の様々な濃度の存在下で測定し、それらが放射性リガンドとの結合を競合する効力を測定します。競合曲線は、直接近似で説明したように、ロジスティック関数にコンピューターで近似することもできます

この状況において、IC _{50 は}、放射性リガンドの特異的結合の50%を置換する競合リガンドの濃度である。IC _50値は、Yung-Chi ChengとWilliam Prusoffによって定式化されたCheng-Prusoffの式を用いて絶対阻害定数Kiに変換される（Kiを参照_）。^{[ 4 ] [ 5 ]}

チェン・プルソフの式

IC50_は親和性の直接的な指標ではありませんが、少なくとも競合的アゴニストとアンタゴニストについては、チェン・プルソフの式によって両者を関連付けることができます。^{[ 6 ]}酵素反応の場合、この式は次のようになります

${\displaystyle K_{i}={\frac {{\ce {IC50}}}{1+{\frac {[S]}{K_{m}}}}}}$

ここで、K _iは阻害剤の結合親和性、IC ₅₀は阻害剤の機能強度、[S] は固定基質濃度、K _mはミカエリス定数、つまり酵素活性が最大値の半分になる基質濃度です（ただし、酵素に対する基質親和性と混同されることが多いですが、そうではありません）。

あるいは、細胞受容体における阻害定数については、^{[ 7 ]}

${\displaystyle K_{i}={\frac {{\ce {IC50}}}{{\frac {[A]}{{\ce {EC50}}}}+1}}}$

ここで、[A]はアゴニストの固定濃度、EC ₅₀は受容体の最大活性化の半分をもたらすアゴニスト濃度である。化合物のIC _{50値は実験条件（例えば基質濃度や酵素濃度）に応じて実験ごとに変化する可能性があるが、K i}は絶対値である。K _iは薬物の阻害定数であり、競合アッセイにおいて、リガンドが存在しない場合に受容体の50%を占有するであろう競合リガンドの濃度である。^{[ 5 ]}

Cheng-Prusoff式は、高アゴニスト濃度では良好な推定値を示すが、低アゴニスト濃度ではK _{i を}過大評価または過小評価する。このような状況では、他の解析法が推奨されている。^{[ 7 ]}

参照

• 一定の安全係数
• EC50（最大有効濃度の半減期_）
• LD ₅₀（半数致死量）
• K _i（平衡定数）

参考文献

1. Hoetelmans RM. 「IC50対EC50」抗レトロウイルス薬のPK-PD関係。アムステルダム：スロテルファールト病院。 2017年5月28日時点のオリジナルからアーカイブ– 米国食品医薬品局経由
2. Stewart MJ, Watson ID (1983年7月). 「生体液中の薬物濃度を表すための標準単位」 . British Journal of Clinical Pharmacology . 16 (1): 3– 7. doi : 10.1111/j.1365-2125.1983.tb02136.x . PMC 1427960. PMID 6882621 .  
3. Robinson SF, Marks MJ, Collins AC (1996年4月). 「近交系マウスの系統によってニコチンの経口自己選択が異なる」Psychopharmacology . 124 ( 4): 332–9 . doi : 10.1007/bf02247438 . PMID 8739548. S2CID 19172675 .  
4. Beck B, Chen YF, Dere W, Devanarayan V, Eastwood BJ, Farmen MW, et al. (2017年11月). 「SARサポートのためのアッセイ操作」 .アッセイガイダンスマニュアル. Eli Lilly & CompanyおよびNational Center for Advancing Translational Sciences. PMID 22553866 . 
5. 「受容体結合技術：競合（阻害または置換）アッセイ」薬理学ガイドグラクソ・ウェルカム2011年1月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2007年10月5日閲覧。
6. Cheng Y, Prusoff WH (1973年12月). 「酵素反応の阻害定数（K1）と50%阻害を引き起こす阻害剤濃度（I50）の関係」.生化学薬理学. 22 (23): 3099–108 . doi : 10.1016/0006-2952(73)90196-2 . PMID 4202581 . 
7. Lazareno S, Birdsall NJ (1993年8月). 「Gaddum, Schild and Cheng–Prusoff方程式を用いた機能阻害曲線からの競合的拮抗薬親和性の推定」 . British Journal of Pharmacology . 109 (4): 1110–9 . doi : 10.1111 / j.1476-5381.1993.tb13737.x . PMC 2175764. PMID 8401922 .  

外部リンク

• AAT Bioquest オンライン IC50 計算機
• Cプログラミング言語とgnuplotに基づくオンライン IC50 計算機(www.ic50.org.uk)
• Python、NumPy、SciPy、Matplotlibをベースにした代替オンライン IC50 計算機(www.ic50.org)
• ELISA IC50/EC50 オンラインツール（リンクが壊れているようです）
• IC50からpIC50への計算機
• 抗マラリア薬に対するin vitro耐性の分析のためのオンラインツール
• 古典的なミカエリス・メンテン速度論に従う阻害剤および酵素のIC50 から Ki へのコンバーター。