表型筛选在药物发现中的作用

对表型筛选作为小分子检测手段的兴趣药物发现近年来持续增加。就在不久之前，似乎更传统的表型，药理学和生理学方法被忽视了靶向性的方法基因组学开始占据中心舞台。当然，一旦一家制药公司采用基因组学方法，其他公司似乎都会效仿。在ELRIG药物发现会议上，主讲人Dr。Nessa凯里PraxisUnico的国际主管提出了一个问题:“下一代真正实用的(药物)靶点在哪里?”

幸运的是，人们对使用的兴趣已经复苏表型筛选作为一个替代到目标筛选。¹人们对结合表型和基因组数据的潜在好处越来越好奇，以寻求推进小分子药物的发现。

尽管人们非常强调靶向药物的发现，但它实际上并没有转化为有效药物的批准。

美国食品和药物管理局(FDA)对药物发现策略的分析支持了这一点，该分析得出的结论是，在首次发现的小分子药物中，与基于靶点的筛选相比，更多的小分子药物是通过表型筛选确定的。²

利用表型筛选确定候选药物

与基于靶点的药物发现相比，表型筛选不依赖于知道特定药物靶点的身份或其在疾病中的假设作用。与基于靶点的筛选相比，这种方法的一个关键优点是它能够捕获其他方法无法实现的复杂生物机制。^3.增加对疾病过程中所涉及的细胞信号网络的了解可以通过识别导致意外活动、毒性和缺乏疗效的因素来减少临床失败的数量。⁴

伦敦国王学院HipSci细胞表型主任Davide Danovi博士说:“在细胞形态、细胞核和其他细胞器的形态方面，单细胞如何出现，从染色获得的信息，从简单的核染料到特定蛋白质的免疫细胞化学检测，甚至是环境特征，如细胞如何以复杂模式组织或决定为自己保留一些空间。”

表型筛选的两种主要方法

在活的有机体内化验

这些允许在临床前疾病模型中直接筛选化合物。缺点是这些模型由于复杂而通常吞吐量较低。更高的吞吐量大规模在活的有机体内表型筛选已经开发出来，并有可能同时用于检测一系列疾病。^3.尽管在某些情况下，这些可能在商业或伦理上不可行。

还有另一种选择。创新的自动化表型筛选平台已经开发出来，以反映在活的有机体内环境在体外设定，最终捕捉通常从表演中获得的见解在活的有机体内化验。⁵拥有在多种人类疾病模型中筛选化合物的能力，以高通量自动化的方式肯定是一种“双赢”。安全性、有效性,⁶药效、毒性⁷作用机制的信息都可以从一个平台上产生，最终在一个反映患者生理的系统中确定治疗潜力。

基于单元的（在体外）化验

基于单元的(体外)测定具有显著优势;也就是说，这些可以很容易地适应自动化表型分析的高通量格式。^3.尽管在基于表型细胞的筛选工具方面已经取得了相当大的进步，但与这种方法相关的挑战仍然存在。这包括验证“命中”和发现这些命中的分子目标，也称为目标反褶积。^8，9

基于细胞的分析:优点和局限性

小型化:最大限度地利用你的化验

有一些已知的障碍来实现高通量的方法以细胞为基础的分析，这些包括;成本，细胞的可用性，以及执行检测所需的复杂的多步骤方法学，所有因素都在等式中。因此，这就引出了一个问题，“我们能做些什么来提高检测的可扩展性潜力?”让高通量的梦想成为现实。

采用1536口井的格式可以解决这些问题，降低总体成本，提高井眼识别效率。然而，实现1536孔模板并不总是一帆风顺的，必须注意保护分析数据质量，并且需要检查诸如边缘效应(已知在高通量环境中会降低分析性能)等因素。^10，11

准确的配药和彻底的洗版-绝不是唯一的考虑，但仍然重要，是成功测定的关键因素。采用精确的配药和彻底的洗板技术，在自动化设置下，可使您生成良好的，一致的质量，最终导致优化的筛选结果。在分配和抽吸时，仔细计算移液管尖端高度是至关重要的。难以达到一致的吸入高度意味着在操作结束时，多余的液体可能留在平板底部，留下残留的生长介质，这已知会影响细胞活力。¹²另一种情况是，吸进高度过于接近极板的底部会导致细胞层的扰动。从另一个角度看洗衣服，一个最近的一篇论文用离心法取代了抽吸法，将生长介质从他们的在体外受体效力测定。¹³这种方法减轻了移液管尖端可能干扰检测的担忧。¹⁰

三维组织培养:代表在活的有机体内功效

与二维(2D)单层培养相比，三维(3D)组织培养系统具有提供更准确的生理环境的优势。虽然有价值，但用于细胞筛选的2D细胞培养物有局限性，因为其在急性脑梗死中反映疗效的能力有限在活的有机体内环境，这可能导致误导性的数据。¹⁴这当然是一个需要进一步进展和进步的领域，以增加具有临床开发潜力的化合物的鉴定。



“组织培养本身存在明显的局限性，其中一些(我认为实际上是少数)正在通过3D培养方法解决。使用复杂的显微镜技术可以获得壮观的图像，但这些图像通常不可能转化为可靠的表型筛选的实际数据。另一方面，在分析更简单的图像时，可以获得成千上万的特征，这些特征也不容易得到。繁琐的计算基础设施，很少的标准，难以掌握实验的可重复性，例如，在不同实验室完成的实验是工作的重点。”Davide Danovi博士，伦敦国王学院HipSci细胞表型主任。

表型筛选:我们将何去何从?

尽管表型筛选确实有其局限性，但一些方法已经在开发中，以帮助克服这些挑战，并优化其作为小分子药物发现的成功方法的使用。

谨慎使用筛选技术，简化分析方案，适应高通量方法，仔细考虑哪些因素可能影响质量，这些都有助于最大限度地提高筛选分析的成功率。

看看这种表型筛选的复兴对新药物发现有什么影响，以及我们是否会在未来几年看到使用表型方法识别的新分子实体的百分比增加，这将是很有趣的。

Refere生均

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