高通量筛选技术简要综述

2011-4-25 08:37 来源: 中国医药报
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  药物高通量筛选(HTS)技术,是发现创新药物的重要技术手段之一,已受到药学同行的极大关注。现将近年来药物高通量筛选技术的研究进展做一综述。

  发展中的高通量筛选技术

  高通量筛选的组合模式近年来,由于自动化技术特别是机器人的应用,在新药研究中出现了高通量筛选技术,该技术将化学、基因组研究、生物信息,以及自动化仪器等先进技术,有机组合成一个高程序、高自动化的新模式,从而创造了发现新药的新程序。由于该技术具有快速、高效等特点,因而成为新药发现的主要手段。

  高通量筛选的实验方法分子水平和细胞水平的实验方法(或称筛选模型)是实现药物高通量筛选的技术基础。由于药物高通量筛选要求同时处理大量样品,实验体系必须微量化,而这些微量化的实验方法应根据新的科研成果来建立。第四军医大学周四元研究认为,药物高通量筛选模型的实验方法,根据其生物学特点,可分为以下几类:受体结合分析法;酶活性测定法;细胞分子测定法;细胞活性测定法;代谢物质测定法;基因产物测定法。这些实验方法,均已广泛用于药物高通量筛选中。

  高通量筛选的特色效用高通量筛选技术是将多种技术方法有机结合而形成的一种新技术体系,它以微板形式作为实验工具载体,以自动化操作系统执行实验过程,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数据进行分析处理,从而得出科学准确的实验结果和特色效用。英国学者AlanD研究提示,一个实验室采用传统的方法,借助20余种药物作用靶位,1年内仅能筛选75000个样品;1997年高通量筛选技术发展初期,采用100余种靶位,每年可筛选100万个样品;1999年高通量筛选技术进一步完善后,每天的筛选量就高达10 万种化合物。

  高通量筛选技术采用的先进检测方法

  光学测定技术:近年来,美、英两国研究人员在高通量筛选检测中,努力进行了光学测定方法的研究,建立了大量的非同位素标记测定法,如用分光光度检测法筛选蛋白酪氨酸激酶抑制剂、组织纤溶酶原激活剂等,均获得成功。

  放射性检测技术:美国学者GanieSM在高通量药物筛选研究中,应用放射性测定法,特别是亲和闪烁(SPA)检测方法,使在96孔板上进行的样本量实验得到发展。该方法灵敏度高,特异性强,促进了高通量药物筛选的实现,但存在环境污染问题。

  荧光检测技术:美国学者GiulianokA研究认为,采用 FLIPR(fluorometric imaging plate reader)荧光检测法,可在短时间内同时测定荧光的强度和变化,对测定细胞内钙离子流及测定细胞内pH和细胞内钠离子流等,是非常理想的一种高效检测方法。

  多功能微板检测系统:由西安交通大学药学院研制的1536孔板高通量多功能微板检测系统,是当时国际上先进的高通量检测系统,它可使筛选量进一步提高,现已在该院投入使用。

  我国高通量筛选技术的进展

  我国进行药物高通量筛选的优势首先是化合物来源广泛,且多为天然;其次是对化合物生活活性的筛选目的较明确,无目的合成的化合物较少;第三,我国传统药物为筛选研究提供了一个巨大的资源库,可从中药中提取分离筛选新的化合物。这些优势为药物的高通量筛选打下了坚实基础。

  我国药物高通量筛选初显规模药物高通量筛选工作在我国起步较晚,且不规范。近年来,我国进行了外引内联的整体化、规模化基础建设,已初见成效。1996 年中国医学科学院引进国内第一台Bionek2000型实验自动化工作站;1998年又引进全国第一台Topcount微量闪烁计数器,使放射配基实验、放射免疫实验等技术微量化、自动化。上海药物研究所、北京军事医学科学院分别成立了药物筛选专门机构,开始从事大规模筛选工作。西安交通大学药学院贺浪冲教授首创的细胞膜色谱(CMC)为化合物的体外高通量筛选提供了高选择性、高特异性、高效率的筛选手段。CMC已成功用于钙离子拮抗剂受体配体结合反应的研究,并用于心血管化学合成药物的高通量筛选和中药有效部位及有效成分的寻找。2005年利用分子生物学方法建立CMC自动化筛选体系,促进我国药物高通量筛选技术的全面发展。

  高通量筛选技术,是目前药物筛选领域研究的重要课题,近年来,对它的研究应用虽然已取得了长足的发展,但仍然存在许多难题,如体外模型的筛选结果与整体药理作用的关系;对高通量筛选模型的评价标准以及新的药物作用靶点的研究和发现等。随着医药学的进步,高通量筛选技术在创新药物的研发中,一定会开拓出更广阔的空间。