高通量筛选(High-Throughput Screening, HTS)

需要高通量筛选的工作流程

高通量筛选的主要目标是通过快速分析大量潜在的生物调节剂来确定那些对特定靶点具有预期效果的调节剂，从而简化药物发现过程。HTS 通常用于以下工作流程：

• 药物发现： 确定与特定生物靶点相互作用的潜在候选药物。
• 功能基因组学： 了解基因功能并确定在特定途径中发挥作用的基因。
• 毒理学： 评估各种化合物的潜在毒性。
• 通路分析： 确定特定细胞通路中的关键角色。

高通量筛选过程概述

步骤 1：样本和化合物库汇编

这一步骤需要选择与生物相关的靶点，通常是已知在疾病或其他相关过程中发挥作用的蛋白质或细胞通路。与此同时，还要创建或采购各种化合物。这些化合物的数量从数千种到数百万种不等，它们构成了 “化合物库”，将用于筛选针对目标的潜在活性。

步骤 2：开发与高通量兼容的检测方法

HTS 流程的核心是设计和应用有效的检测方法。这不是普通的测试；它是精心定制的，用于衡量库中化合物对指定生物靶点的影响。要在 HTS 环境中发挥有效作用，检测方法必须对最微小的变化具有超灵敏度，并能灵活管理大量样品。此外，在向自动化过渡的过程中，还需要针对读板器等设备对检测方法进行优化，这通常意味着检测方法需要针对 96 孔板或 384 孔板等格式进行定制。除此以外，确保检测在大量样品中的稳定性和可重复性也至关重要。

• 基于细胞的检测：在这里，活细胞占据中心位置。在这些细胞内对化合物进行测试，以确定其效果，无论是对细胞健康、增殖还是独特的细胞反应。
• 生化试验： 进一步放大，这些试验使用纯化的蛋白质或特定的生物大分子来确定化合物的影响。通常，这可以是酶动力学探索或细微的结合试验。
• 表型测定： 从更广阔的视角来看，这些试验深入到整个生物体的领域。通过将化合物引入斑马鱼或高丽鱼等实体，研究人员可以监测表型的任何显著变化。

步骤 3：自动化基础设施设置

由于样品和化合物的数量庞大，人工处理是不切实际的。因此，需要配置专门的移液工作站来实现流程自动化。这些工作站可以处理从精确分配样品和化合物的量到在微孔板之间转移液体等各种任务。整个装置的设计旨在最大限度地减少误差、提高速度，并确保对每个样品进行一致的处理。

步骤 4：数据收集与分析

使用检测方法筛选化合物后，会产生大量数据。自动读板机、成像系统或其他检测方法可用于收集这些数据。然后，专业软件会处理这些信息，并对其进行分析，找出显示出预期效果的化合物，即 “命中 ”化合物。这一步至关重要，因为它为在这些有前景的化合物基础上开展进一步研究和优化奠定了基础。