高通量筛选,加速药物发现工作

开发一种新的药物从最初的想法到成品的发射是一个日益复杂的过程通常长达12 - 15年,花费超过10亿美元。¹有如此多的危机,已经取得了巨大的投资技术和过程改进来降低成本,提高效率,最终,给市场带来更好的药物更快。²自动化的广泛应用高通量筛选(高温超导),最近,超高通量筛选(uht)代表这样一个变化过程。提供研究人员与屏幕的能力巨大的化学库对日益增长的目标领导发现。在现代药物发现高温超导通常被描述为10000年到100000年之间的测试化合物与uht定义为每天检查数字超过100000每天生成的数据点。³药物发现迅速开始依赖这种筛选功能和自动化技术支持,但是,许多人认为高温超导正处在一个十字路口,展示用户数量或者质量之间的选择。³他们应该朝着继续增加吞吐量或高温超导发展的重点转向收集更多相关生物数据?

自动化已经发挥了巨大作用在高温超导的发展到目前为止,可能是至关重要的在处理高温超导尚未克服的障碍。通过减少重复的手动任务的数量,减少潜在的错误和节省时间可以意识到,允许科学家专注于研究而不是重复。制药公司已经投资了一个广泛的自动化工具来增加吞吐量在所有地区的早期药物发现过程,从靶向性研究、组合和分析化学中小学筛查。⁴自动化现在普遍在高温超导药物发现领域,科学家们正在看他们如何能得到他们的技术。

小型化高通量筛选的化验

由于越来越多的化合物为高温超导和分子的目标,已经有小型化的趋势分析来提高分析吞吐量和屏幕时间。⁴第一次重大发展是384孔板,使用标准的体积大约50μl,大多数分析可以很容易地适应这种格式。巩固它的格式选择复合存储和高温超导化验中大多数制药公司和生物技术公司。⁵然而,一些推动进一步小型化,已经开始向1536 -孔板调整整个流程,提出进一步节省宝贵的样品和昂贵的试剂。⁶进一步,取得了一些进展增加板密度与化验卷到3456 - 1μl。相信这次增加小型化不大可能获得广泛采用没有重大技术的发展,特别是在自动化低容量分配技术,支持试验。³

目前的趋势指向384 - 1536孔板行业标准。与384 -越来越浓的兴趣低卷板,使用锥形井运行生物化验的10 - 20μl量相对较低。微型板块以外的其他努力使筛选利用微流体的发展正在μl 0.1卷下来。这些超低卷然而呈现一系列新的挑战这些新技术的适用性和福利在常规筛查仍有待证明。⁷

一个有前途的高温超导microplate-free方法是声液体处理技术。回声从LabCyte®系统能够准确地分配卷2.5问,节省宝贵的化合物和试剂同时也消除吸管提示相关差异影响试验成功。⁸LabCyte之间的伙伴关系和阿斯利康已经开始展示这项技术的价值。主任说BusinessWire克莱夫绿色样品管理、AstraZenca说“声调剂将彻底改变复合管理通过减少复合量的10倍。声管代表另一个重要的一步通过启用工作流,为大规模筛选生成assay-ready板块只使用声波传输。这应该提供无与伦比的质量筛选数据从我们的生物化验。”

优化高通量筛选的工作

离,使高温超导物理技术,显著提升优化先导化合物可以努力从绩效管理与发展。在2009年首次提出,高温超导提供基本的魔法三角形洞察的方式可以提高高温超导的努力,三个关键因素是时间、成本和质量的过程。³

图1所示。“高温超导的魔法三角形”显示了现代领导发现的关键成功因素通过HTS-namely,时间,成本,质量。所有3因素有着紧密的联系,每一个变化对这些因素的影响所有其他因素的设置。信贷:洛伦兹·m·迈尔和彼得Fuerst大规模筛选的未来。DOI:https://doi.org/10.1177/1087057108319644。

究其本质,高温超导涉及很多样品,花费的时间来衡量一个人是提高效率的一个重要因素。然而,这可能是一个窄视图和高温超导项目应该被视为一个整体。通过观察的时间从目标的初始提名到最后的交付结果,科学家们提出了更广泛的机会来优化他们的过程。事实上,时间其实屏幕在大多数现代高温超导对目标项目的设施只占一小部分。最耗时的步骤开发和调整试验,分析和解释数据,验证了然后进行跟进屏幕。

通过观察一个高温超导的项目作为一个整体也容易看到哪些因素最影响筛查活动的成本。高资本技术投资等自动板处理和读出系统必须考虑,但重要的是要认识到,试剂和耗材往往代表着一个项目类似的高成本。尤其是试剂的成本,可以抑制他们有时是高度敏感的,昂贵的或难以产生。如前所述,小型化可以帮助,但研究表明,减少体积的生物化验不直接关联,减少样品材料和试剂的要求。事实上,在某些情况下384 -低体积和1536孔板按比例可能需要更多的资源来提供足够的信号强度和数据质量。³

还应该考虑过程质量,尤其是在项目和大型数据集,因为适当的数据分析需要结果统计质量高。数据的质量可以使用一些测量工具,如假阴性和阳性,信号/噪声和Z和其他的因素。⁹然而,敏感性分析的参考化合物时还应该考虑优化质量。本质上分析应该开发统计质量同时也试图达到最大化敏感检测弱抑制剂发现的潜力最大化目标活动的监管机构。¹⁰通过考虑时间、成本和过程可以评估每个领导发现努力和技术优化筛选工作。

高通量筛选的新工具

在它的生命周期相对较短,高温超导作出了极大贡献早期药物发现和通过快速投资已经发展成为一个主要的领导发现。努力集中在自动化、小型化和必要的读出技术使高温超导的发展,让我们比预计的更迅速有效地筛选化合物甚至几年前。现在,重点必须夷平扩大我们的读出技术,使新药物靶点的筛选,如离子通道、转运蛋白和蛋白质的相互作用。³

作为科学家继续通过所谓的“第三代高温超导“我们可能会看到更多的灵活性在小说主要发现和使用的过程更加侧重选择适当的战略提出的目标。³考虑未来,这种趋势很可能将继续推动高温超导的成功应用,扩大潜在的目标,可以解决同时减少时间和金钱将药物市场,增加我们的依赖自动化科学。

引用

1。休斯,j . P。里斯,S。Kalindjian, s . B。&菲尔波特,k . l . (2011)。早期药物发现的原则。英国药理学杂志》上的报告,162 (6),1239 - 1249。

2。布莱西,k . H。玻姆,h·J。穆勒,K。&丙氨酸,人工智能(2003)。打击和铅一代:除了大规模筛选。自然评论药物发现,2 (5),369 - 378。

3所示。娃,l . M。& Fuerst p (2008)。高通量筛选的未来。《生物分子筛选,13 (6),443 - 448。

4所示。Macarron, R。、银行、m . N。科·D。、烧伤、d J。Cirovic, d。Garyantes, T。,……& Schopfer,美国(2011年)。大规模筛选的生物医学研究的影响。自然评论药物发现,10 (3),188 - 195。

5。福克斯,s . j . (2006)。高通量筛查药物发现的历史:一个特殊的综合行业研究报告总结六年1998 - 2005。美国高科技业务决策,东湾,CA。

6。Klumpp, M。种子,。贝克尔,D。地中海,G。空白,J。皮革,L。,……&娃l . m . (2006)。读出技术高度小型化激酶检测适用于大规模筛选以1536 -格式。《生物分子筛选,11 (6),617 - 633。

7所示。郭,m . T。Rotem,。海曼,j。& Weitz d . a (2012)。液滴微流体为高通量生物化验。芯片上的实验室,12 (12),2146 - 2155。

8。为小型定量PCR分析装配384 -格式使用Echo®液体处理程序。可以在http://www.labcyte.com/media/pdf/app - labcyte g102 echo - 555 - 384 - w - qpcr.pdf(2017年5月19日通过)。

9。,N。汉利,j . A。、Cerquozzi年代。佩尔蒂埃,J。& Nadon r (2006)。统计实践大规模筛选数据分析。自然生物技术,24 (2),167 - 175。

10。娃,l . M。&·d . (2009)。小说在大规模筛选的趋势。目前看来在药理学,9 (5),580 - 588。