高通量篩選(High-Throughput Screening, HTS)

需要高通量篩選的工作流程

高通量篩選的主要目標是透過快速分析大量潛在的生物調節劑來確定那些對特定標靶具有預期效果的調節劑，從而簡化藥物發現過程。 HTS 通常用於以下工作流程：

• 藥物發現： 確定與特定生物標靶相互作用的潛在候選藥物。
• 功能基因體學： 了解基因功能並確定在特定途徑中發揮作用的基因。
• 毒理學： 評估各種化合物的潛在毒性。
• 通路分析： 確定特定細胞通路中的關鍵角色。

高通量篩選過程概述

步驟 1：樣本和化合物庫彙編

這一步驟需要選擇與生物相關的靶點，通常是已知在疾病或其他相關過程中發揮作用的蛋白質或細胞路徑。同時，也要創建或採購各種化合物。這些化合物的數量從數千種到數百萬種不等，它們構成了 “化合物庫”，將用於篩選針對目標的潛在活性。

步驟 2：開發與高通量相容的檢測方法

HTS 流程的核心是設計和應用有效的檢測方法。這不是普通的測試；它是精心定制的，用於衡量庫中化合物對指定生物靶點的影響。要在 HTS 環境中發揮有效作用，檢測方法必須對最微小的變化具有超靈敏度，並能靈活管理大量樣品。此外，在向自動化過渡的過程中，還需要針對讀板器等設備對檢測方法進行最佳化，這通常意味著檢測方法需要針對 96 孔板或 384 孔板等格式進行客製化。除此之外，確保檢測在大量樣品中的穩定性和可重複性也至關重要。

• 基於細胞的檢測：在這裡，活細胞佔據中心位置。 在這些細胞內對化合物進行測試，以確定其效果，無論是對細胞健康、增殖還是獨特的細胞反應。
• 生化試驗：進一步放大，這些試驗使用純化的蛋白質或特定的生物大分子來確定化合物的影響。 通常，這可以是酶動力學探索或細微的結合試驗。
• 表型測定：從更廣闊的視角來看，這些試驗深入到整個生物體的領域。 通過將化合物引入斑馬魚或高麗魚等實體，研究人員可以監測錶型的任何顯著變化。

步驟 3：自動化基礎設施設置

由於樣品和化合物的數量龐大，人工處理是不切實際的。因此，需要配置專門的移液工作站來實現流程自動化。這些工作站可以處理從精確分配樣品和化合物的量到在微孔板之間轉移液體等各種任務。整個裝置的設計旨在最大限度地減少誤差、提高速度，並確保對每個樣品進行一致的處理。

步驟 4：資料收集與分析

使用檢測方法篩選化合物後，會產生大量數據。自動讀板機、影像系統或其他偵測方法可用於收集這些資料。然後，專業軟體會處理這些信息，並對其進行分析，找出顯示出預期效果的化合物，即 “命中 ”化合物。這一步至關重要，因為它為在這些有前景的化合物基礎上進行進一步研究和優化奠定了基礎。