大规模筛选:使用更智能的方法来发现

大规模筛选(高温超导)是一种行之有效的药物发现的一部分其中包括使用自动化设备快速屏幕大图书馆的小分子化合物(称为命中)认同活动对一个生物的目标。

“高通量筛选是不可行的没有某种健壮和低容量分析,”说凯瑟琳KettleboroughLifeArc生物学负责人,医学研究慈善机构支持转化研究。“我们所做的一切在384 -微量滴定板,但有可能进一步下降到1536 -格式。”

高温超导通常是第一步在寻找活性化合物与潜在的进一步发展成一个候选药物或化学探针,帮助推动生物学的研究。

“如果你工作在一个非常新颖的药物目标,可能会有极少的先例在如何开发一个筛选试验,“Kettleborough解释道。”,所以中间步骤可能会尝试找到绑定到它的使用作为一种工具来处理。”

近几十年来,重点是提高高温超导能力通过提高自动化、小型化和大规模数据分析。

“在大型工业设施现在可以屏幕许多成百上千,甚至多达一百万种化合物——每天,”说马修·劳埃德大学的高级讲师在药店和药理学浴。

但学术研究人员,他们可能有预算限制或限制访问完整的高温超导设备,转向更智能的筛选策略。

筛查化学的起点

寻找与活动对一个很有前途的新药目标化合物——如酶参与disease-critical途径——往往会首先筛选库包含几个数以千计的化合物,在高温超导技术的帮助。第一步是设计一个合适的 在体外 分析,可以可靠地测量所需的函数的变化。

“举个例子,你可能会寻找一种化合物,可以阻止目标酶的活动,”劳埃德说。“在这些情况下,最常见的方法是建立一个荧光技术分析测量产品形成和寻找一种检测信号下降,指示酶抑制。”

尽管试验用于高温超导的类型取决于目标,需要简单小型化和自动化。其他读出方法包括检测颜色或发光的变化或可能涉及更复杂的方法等 质谱分析 或 基于单元的化验 。

最近的分析高温超导活动酶抑制剂的发现表明, 冲击频率主要是图书馆的规模,但与独立的Z”值分析 统计测量,是多么容易找到一个打击。

“你可能期望一个命中率在1%和0.5之间,一个典型的高温超导实验,”劳埃德说。“但是有些目标更加困难——你可能会低于0.1%。”

肝癌细胞增殖、生存能力和细胞毒性试验

MTT细胞增殖试验是一种常用的比色测定评估细胞的代谢活动。这广泛应用,快速和定量细胞测定可用于测量细胞增殖,细胞毒性或细胞激活多种细胞类型。下载这个程序注意发现如何使用移液这个试验有机器人可以减少时间和成本,允许不同的板格式的处理等等。

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精炼的名单

假阳性假阴性结果是失去了机遇的同时,也会导致浪费时间和资源,数字成为大型复合图书馆尤其成问题的筛查。

“许多化合物库小,有机和不具有水溶性,”劳埃德说。“这些化合物往往形成聚集,会干扰酶分解底物的能力,导致明显的抑制。”

这种抑制是严重依赖于试验条件和减少洗涤剂的存在,如特里同x - 100年的0.01%。但增加洗涤剂到0.1%的水平可能需要聚合形成的抑制,这可以帮助消除许多假阳性的后续分析。

“如果你只剩下几十支安打,这可能是典型的在一个小屏幕,那么它可能是可行的剂量反应曲线在他们所有人,”劳埃德说。“但是如果你还有数千您可能需要进行更多的分析进一步削下来。”

高温超导的总体目标是狭窄的一个活跃的名单进入hit-to-lead优化,其中包括制造小型适应密切相关的化学结构来生成系列化合物进行进一步的测试。

“在这个阶段, 药物化学家 需要检查任何剩余的结构冲击评估是否值得进一步进展,”劳埃德说。“复合需要综合驯良的,这样可以产生一系列的类似物进行进一步的测试。”

监控t细胞疲劳和免疫治疗的影响

高程序性细胞死亡蛋白1 (PD-1) t细胞疲惫的表达式是一个主要推动力,可以有针对性的通过一些药物来逆转疲惫,和恢复t细胞的功能。t细胞表面标记的有效监控,细胞因子和表达模式进一步研究免疫疗法是至关重要的。下载这个程序注意发现细胞分析仪可以允许多个检查点抑制剂和激活标记分析,可以提供全面的分析离散的细胞群。

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质量而不是数量

虽然工业实验室可以屏幕包含大量的化合物库来识别,学术研究人员可能需要另一种策略更适合实验室有限的资源。

“这需要筛选更小、更精致的化合物库,“Kettleborough说。

一个例子是代表 LifeArc指数集 、集群收集约10000药物类化合物的已编译的慈善机构更大的多样性收集了大约150000种化合物。图书馆可以共享与世界各地的学术团体。

“这几乎是一个一站式的学术团体——拯救他们的成本购买更大的化合物集合,“Kettleborough说。”在这个小集识别最初的冲击后,他们就可以得到相关的类似物从集群在我们更大的多样性收集快速跟进。”

索引设置都是被仔细设计以增加识别化学驯良的撞击的几率,同时最大化化学多样性。一个巨大的挑战是在选择高质量的化合物,在高温超导避免假阳性和投资时间和资源在打击可能在稍后阶段被淘汰。

“我们最初使用计算方法选择化合物根据需要填充的化学空间,然后我们分享这些结构完整性检查和药物化学家,“Kettleborough说。“然后,我们只加入那些独立的分子通过两个化学家具有至少一个合理的机会发展到下一阶段的药物发现。”

筛选LifeArc指数组结合冲击模拟跟踪提供了一个很好的机会识别化合物,有进一步发展的潜力。

的一个例子应用这种更具成本效益的筛选策略 寻找新的小分子抑制剂alpha-methylacyl-CoA消旋酶(AMACR) ,一种酶,这种酶是重要的支链脂肪酸在人体内的分解。它是一种新型的药物目标前列腺癌和其他癌症,但是以前的药物发现工作受到阻碍由于挑战在开发一个合适的筛选试验。

“我们建立了一个基于比色测定使用无色衬底AMACR分解成一个明亮的黄色产品,导致检测吸光度的变化,”劳埃德说。

研究人员利用这个分析屏幕超过20000药物类化合物,其中大约一半来自LifeArc索引集,导致活动集群的成功识别的模拟化合物作为化学优化潜在的起点。

高通量板分类

微量滴定板排序是一种强大的能力,利用流式细胞仪和droplet-based细胞固有的单细胞决议排序,但它带来了独特的挑战。具体来说,细胞必须准确和精确到每个目标以确保细胞直接进入可能捕捉流体的小卷。下载这个白皮书发现细胞分选仪可以提供精确的排序,同时保持低滴充电电压和处理事件和排序率非常高。

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高温超导的聪明方法

过去的几十年里看过一场革命在高温超导-产能增加使制药公司筛选大量化合物的识别。

“我怀疑我们现在达到的极限可能通过小型化和自动化,”劳埃德说。“一个重大的挑战与这些大型屏幕是你最终得到的工件的数量大幅增加。”

未来可能走向更智能筛选策略。

”可能是一个从筛选化合物的数字越来越大,更加重视质量,利用人工智能和迭代筛选通知分子的选择进行进一步的调查,“Kettleborough预言。