自动压片趋势

约翰Comley

简介

自动膜片夹紧(APC)系统已投入商用约15年。APC平台已经发展到在离子通道药物发现中发挥关键作用，提供了比使用手动膜片钳进行传统电生理研究更高的通量。与其他任何技术相比，APC技术开辟了更广泛的研究领域，使离子通道更容易成为药物靶点，并有助于实现尽可能高的数据质量。近年来，APC系统已经有了很大的发展，最新的(第三代)平台提供了384口或768口井的高质量同步补丁记录，并无缝集成到筛选机器人中。尽管APC取得了这些进展，但在药物发现的某些领域，尤其是初级筛查(HTS)， APC仍面临来自基于荧光的检测的激烈竞争。这主要是由于对缺乏高通量和APC耗材(贴片)定价的误解。后者最近已被降低到一个水平(例如Nanion现在定价为每数据点0.2欧元)，384个系统最终可以弥合一级离子通道药物筛选(目前只有少数实验室使用APC)和二级筛选/击中-先导随访(目前大多数实验室使用APC)之间的差距。

综合在体外原心律失常测定(CiPA)计划旨在取代目前ICH S7B安全药理学指南和临床TQT研究要求的临床前hERG离子通道测定，后者提供了一种原心律失常的替代标记物，并对原心律失常风险进行更有意义的评估。CiPA旨在基于对与扭转点(TdP)和QT延长相关的促心律失常的电生理机制的理解，通过评估进化候选药物的促心律失常风险来实现这一目标。CiPA的三个组成部分包括人体离子通道的电压钳评估(hERG加上3-6个额外的心脏离子通道)，在网上对干细胞来源的人心肌细胞电生理活性的重建和体外试验的确认，以测试对人细胞的影响。它是通过膨胀的在体外APC系统有望在CIPA的未来实施中成为关键的使能技术。

2015年9月，HTStec在制药研究实验室、其他筛选实验室和学术研究中开展了一项关于使用自动贴片夹紧(APC)技术进行离子通道药物筛选的市场调查。这项研究是由HTStec发起的，作为其对生命科学市场持续跟踪的一部分，并更新HTStec之前关于该主题的报告(2014年4月发布)。这项全球基准研究的目的是全面记录目前使用APC技术进行离子通道药物筛选的实践、偏好和指标。该问卷还涉及384井APC系统的使用，APC系统的HTS集成和数据分析，安全性和转运体分析，以及荧光作为APC的替代技术。本文包含“选定的结果”来自HTStec市场报告《2015年自动压片趋势》。它旨在为读者提供对最近市场趋势的简要洞察。它只涵盖了完整报告中详细列出的32个原始问题中的11个。应查阅已发布的完整报告，以查看整个数据集、每个问题的回答细分的详细信息、它的细分和对未来的估计。请点击这里获取更多信息。

受访者目前在实验室中可以访问的APC平台:

最常见的APC系统可用于调查受访者的实验室或在他们的网站上给出图1．这表明，Sophion QPatch 8,16或HT是最常用的系统(在36%的实验室中存在)。其次是纳米离子Port-a-Patch(在33%的实验室中存在)，纳米离子Patch Liner(在31%的实验室中存在)，MDC IonWorks HT或Quattro(在23%的实验室中存在)，然后是纳米离子SyncroPatch 384/768PE(在16%的实验室中存在)。受访者使用最少的APC系统是新推出的Sophion Qube(仅占2%的实验室)和Cytocentrics CytoPatch(仅占1%的实验室)。

图1．受访者目前在实验室中可以访问的APC平台

调查受访者对某些APC系统中某些功能的重视(价值)体现在图2．这表明，受访者将不同细胞类型(CHO vs HEK，干细胞，原代)的适应性列为APC系统中发现的最重要的特征。紧随其后的是检测开发友好性，然后是快速溶液交换。最不重要的是短暂的温度脉冲(对于热激活通道)。

图2。在APC系统中发现的特性的价值

目前(2015年)使用不同细胞类型进行APC测定的比例报告在图3。该分析显示，大多数(60%)APC检测涉及重组细胞系。紧随其后的是瞬时转染细胞(14%使用)，然后是ipsc来源的心肌细胞(6%使用)。其他所有细胞类型的使用率都低于3%。

图3。目前APC检测中使用的不同细胞类型的比例(2015年)

受访者被要求选择3个最能影响他们决定购买与其项目/筛选活动需求相匹配的APC新平台的因素。3个选项(选择)结合在数据中显示图4．受访者选择结果的质量作为最能影响购买特定品牌/型号APC平台决定的因素。其次是吞吐量、消耗品成本、系统稳定性，然后是每数据点成本。影响最小的因素是可用性分析和自动化程度。

图4。最影响购买APC平台决定的因素

受访者被问及，除了目前可用的预算之外，还有什么因素最会阻止他们更多地使用APC消耗品(即贴片)，调查结果如下图5．阻碍受访者更多地使用APC耗材的最主要因素是缺乏项目和APC耗材成本过高(两者都被选为最重要的因素，19%的受访者选择)。其次是缺乏人员/专业知识(16%选择)，运行实验的总成本(11%选择);其次是缺乏吞吐量能力(9%的选择)。阻碍更多使用装甲运兵车消耗品的最不重要的因素是无法获得ephys的专业知识和缺乏装甲运兵车消耗品的特性。

图5。阻碍更多APC消耗品使用的因素

受访者被问及最近新推出的384井APC筛分平台(如MDC Ionworks Barracuda、Nanion Syncropatch 384/768PE、Sophion Qube)将如何影响他们的筛分活动。这些结果在图6。首先，大多数受访者(34%)并不打算购买新的384井APC筛分平台。撇开这些不说，引入384孔APC筛选平台的最预期效果是在药物发现过程的早期启动APC筛选。随后筛选的数据点数量增加，但消费预算相似。

图6。新的384 APC平台如何影响筛选活动

受访者被问及他们对FDA CiPA工作组的认识，目前心脏风险小组(特别是临床前hERG离子通道测定)的价值受到了质疑。图7表明大多数(65%)受访者对FDA CIPA工作组及其对药物心脏安全责任测试的影响有一定的事先了解。

图7。FDA CIPA工作组对心脏风险小组质疑的认识

受访者被问及在满足即将到来的CiPA要求时，他们期望应用哪些分析技术。结果报告在图8．这表明，大多数(68%)的调查受访者预计干细胞/细胞系上的APC功能最突出。其次是荧光检测(48%的人期望应用);多电极阵列(MEA)(35%期望应用);然后是转运体检测(23%的人期望应用)。基于阻抗的收缩性测试是最不希望应用的(只有17%的人希望应用)。

图8。受访者在满足即将到来的CIPA要求时期望应用的技术

受访者被问及他们是否仍在使用基于荧光的检测方法作为APC离子通道筛查的替代品，如果是的话，你们在哪里部署它们?的受访者图9选择了目前常规使用荧光检测的所有区域。受访者常规使用基于荧光的测定法替代APC进行离子通道筛查的区域在初级筛查(HTS)中使用最多(60%使用)。随后是检测方法的开发(51%使用);二次筛选和基础研究(都有38%的人使用)，然后是选择性分析(33%的人使用)。基于荧光的检测最少用于早期不合规的hERG责任检测(仅1%使用)。

图9．荧光检测仍可替代APC的地区

报告了今天继续部署基于荧光的分析(相对于APC)的主要驱动因素的排名图10。调查受访者将通量列为他们今天继续部署基于荧光的检测的主要动机，即最重要的驱动力。其次是按每个数据点的成本、此类分析的内部经验、仪器的可用性，最后是荧光分析的适用性进行排序。

图10。今天继续部署基于荧光的检测的主要驱动力

受访者被问及荧光检测是APC检测可接受的替代方法。资料载于图11显示，调查受访者认为慢电压门控通道是目标，荧光检测被认为是APC检测最可接受的替代方法(63%报告)。紧随其后的是慢配体门控通道(59%报告)，然后是快速电压门控通道(37%报告)和快速配体门控通道(28%报告)。

图11。荧光分析是APC分析可接受的替代方法的靶标

上面报告的选定结果表明，调查受访者实验室中最常用的APC系统是Sophion QPatch 8,16或HT和纳米离子Port-a-Patch。对不同细胞类型(CHO与HEK、干细胞、原代细胞等)的适应性被认为是APC系统中发现的最重要的特征。大多数APC检测涉及重组细胞系的使用。结果的质量是影响未来决定购买特定品牌/型号APC平台的最大因素。除了可用的预算之外，缺乏项目和APC消耗品的高成本是阻碍受访者更多地使用APC消耗品的最主要因素。最近引入的384孔APC筛选平台(即MDC Ionworks Barracuda, Nanion Syncropatch 384/768PE, Sophion Qube)有望在药物发现过程中更早地启动APC筛选。大多数受访者了解FDA CiPA倡议，将安全药理学从主要的传统药效学方法转变为在网上而且在体外药物毒性评估。受访者期望干细胞/细胞系的APC在满足CiPA要求时表现最突出。然而，基于荧光的检测仍被常规用于APC离子通道检测，特别是用于初级筛查(HTS)。在这种情况下，通量被列为今天继续部署基于荧光的分析的最重要的驱动力。慢电压门控通道是荧光检测提供APC检测最可接受的替代方法的靶标。

总而言之，现在是访问高质量、高吞吐量APC平台的最佳时机，目前有一系列可供选择的系统和配置。APC似乎正处于一个临界点，市场需要384个并行系统，每天的吞吐量超过2万数据点，贴片板定价低于0.25美元/数据点，并无缝集成到HTS系统中。现在，所有这些属性最终都是可用的，APC在初级筛选中的广泛应用是否会证明一种不可阻挡的效果，以至于离子通道筛选的范式转变最终可以发生?

John Comley是HTStec Limited的董事总经理。

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