高通量筛选技术在药物研究方面的应用

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1、高通量筛选技术在药物研究方面的应用　　摘要：目的对高通量筛选技术常用的仪器设备、检测方法以及高通量筛选技术在药物研究领域的应用进行综述。方法对国内外发表的有关文献加以归纳、总结。结果高通量药物筛选技术在药物研究中具有重要的研究价值、自身的特点和优势，是一种用于寻找新药的高新技术。结论高通量筛选技术在药物研发方面展现出了广泛的应用前景。　　关键词：高通量筛选技术;药物研究;应用　　当前，由于环境问题、污染问题以及饮食问题引起的现代病越来越多，并且越来越复杂，人类对药物的需求不断增加，传统的筛选药物已不能

2、适应社会的需要。因此，快速、高效率、大规模的筛选药物技术已经成为人们研究的重要领域，由此产生了高通量药物筛选技术(HighThroughputScreening，HTS)。　　1高通量筛选技术　　随着组合化学的出现，药物筛选者面临着愈来愈多的新靶标或潜在的有效成分，高通量筛选技术就在此背景下应运而生。具体而言，高通量筛选技术(HighThroughputScreening，HTS)是20世纪80年代出现的新的药物筛选方法，它以分子水平和细胞水平的实验方法为基础，以微板形式为实验工具载体，以自动化操作系

3、统执行实验过程，以灵敏快速的检测仪器采集实验数据，以计算机对数以千计的样品验数据进行分析处理，并以得到的相应数据库支持整体运转的技术体系[1]。它应用了基因科学、蛋白质科学、分子药理学以及微电子技术等多学科理论和技术，以及与疾病有关的酶和受体作为靶点，对天然和合成化合物进行活性检测并在此基础上进行筛选[2]。该技术的应用极大地提高了对目标分子、活性物质以及药物的筛选速度，具有微量、快速、灵敏和准确等特点。简而言之，就是通过一次实验可以获得大量有价值的药物信息。　　2高通量药物筛选常用的仪器设备　　由于

4、高通量筛选技术采用的是细胞、分子水平的筛选模型，其具有样品数量大、样品用量少、体积容量小等特点，因此，仅依靠传统的实验方法和手工操作不可能实现高通量药物筛选，必须借助自动化的仪器设备。现根据仪器设备的功能和用途，可将高通量药物筛选技术设备分为四大类，即样品处理设备、实验操作设备、结果检测设备和相关配套设备[3]。　　2.1样品处理自动化设备高通量筛选是一种利用已有的化合物进行体外随机筛选，筛选时首先需要具备一个高容量的化合物样品库。化合物样品主要有人工合成和从天然产物中分离纯化两个来源。因此，通过高通

5、量药物筛选发现先导化合物(leadingpounds)的有效性就取决于化合物样品库中化合物的数量和质量。化合物样品的数量是指不同样品的数量，其质量主要由化合物结构的多样性决定。目前，高通量药物筛选的样品处理设备有多种类型，大多是在计算机控制下完成样品的处理过程，主要包括对样品进行自动化标记、识别称量、溶解、稀释、拣选和转移等[4]。　　2.2药物筛选自动化实验操作设备高通量药物筛选技术的自动化操作设备，又称为实验室自动化工作站，一般由计算机控制系统、实验操作系统和检测系统等部分组成[5]。　　2.2.

6、1计算机控制系统高通量药物筛选的特点是针对数以万计的化合物样品进行多模型的筛选。因此，计算机控制系统中的多种设备各有其专用的计算机软件，可根据筛选实验的实际操作步骤和要求，编制用于特定的筛选实验控制程序，使自动化操作设备完成筛选操作任务[6]。该系统具有四个方面的功能：①样品库的管理功能，主要针对高通量药物筛选时化合物样品的各种理化性质进行存储管理;②生物活性信息的管理功能，具体是贮存每一化合物经过不同模型检测后的结果，并根据多个模型的检测结果对化合物的生物活性进行综合评价;③高通量药物筛选的服务功能

7、，主要是对与药物筛选相关的档案管理、样品标签打印等进行管理，使高通量药物筛选的各个环节程序化、标准化;④药物设计与药物发现功能，主要针对高通量药物筛选产生的大量化合物结构信息和生物活性信息进行构效关系分析，从而为药物设计提供可靠的参考依据。　　2.2.2实验操作系统实验操作系统是指执行程序指令的机械部分，可利用计算机操作软件控制整个实验过程。该系统采用微孔板作为反应容器，不同的微孔板以条形码加以标记，通过光电阅读器对特定的微孔板上的特定位置进行操作，并将操作结果及相关数据存贮在计算机内，筛选结果准确、

8、快速。为保证筛选实验的顺利进行，根据需要实验操作系统中可配置样品的加样、温解、离心、分离、清洗、检测等部件[6]。　　2.2.3检测系统快速、高灵敏度的检测技术是高通量药物筛选的关键技术之一。高通量的药物筛选自动化操作设备中，结果检测是通过与自动化工作站连接的检测仪器完成的。因此，无论应用何种检测仪器，都必须实现与自动化工作站的对接，将处理完毕的实验载体转移到检测仪器中进行检测，以获得最终的原始筛选数据[7]。　　2.3高通量药物筛选检测仪器高通量药物筛