Высокопроизводительный скрининг

Серийное тестирование веществ из библиотеки химических соединений

Основой для разработки активных лекарственных веществ могут являться только те молекулы, которые способны ингибировать или активировать мишень (то есть белок-мишень, который играет важную роль в патологическом процессе). В ходе поиска таких молекул ученым приходится анализировать огромное количество веществ. Подобное возможно при помощи инновационных технологий, таких как высокопроизводительный скрининг (ВПС).

Использование ВПС позволяет оценивать до 300 000 соединений в день, таким образом, для проведения скрининга миллионов веществ потребуется несколько недель.

Роботы проводят тестирование с использованием нанообъемов вещества

Перед запуском высокопроизводительного скрининга исследователи Bayer в течение нескольких месяцев ведут разработки специальных тестов, позволяющих определять уровень активности химических соединений. Целью данных тестов является выявление способности вещества вступать в биохимические реакции с мишенью – может ли вещество вступать в соединение с белком-мишенью, способно ли оно запускать ферментативные реакции или активировать сигнальные пути. Разработанные тесты должны выполняться в автоматизированном режиме и давать результаты даже при использовании минимальных объемов вещества. Для последующей оценки каждая тест-система снабжена световым индикатором, который подает сигнал в том случае, если реакция произошла.

В процессе высокопроизводительного скрининга такие тест-системы воспроизводятся в больших количествах. Автоматизированные системы разносят исследуемое вещество в специальные емкости объемом 50 нанолитров. Данные емкости представляют собой лунки в специальных микротитровальных планшетах. Каждый планшет содержит 1 536 лунок. Это означает, что 1 536 биохимических или клеточных тестов происходят одновременно на одном планшете. В процессе одно цикла высокопроизводительного скирининга используется тысячи таких планшетов.

Для того, чтобы обеспечить точное заполнение микротитровальных планшетов микроскопическим объемом вещества, в системах не используют пипетки. Вместо этого, планшеты располагают таким образом, чтобы с помощью звукового импульса происходило точное распыление необходимого объема тестируемого вещества.

Флуоресцентное излучение позволяет обнаружить цели

В компании Bayer серийные тесты ВПС, как правило, проводятся с целью систематического поиска в рамках внутренней «библиотеки» веществ, которая в настоящее время насчитывается три миллиона химических соединений. Исследователи используют различные методы обнаружения для выявления активных соединений, то есть тех соединений, которые способны взаимодействовать с молекулой мишенью. Они часто применяют высокочувствительные камеры (с крайне чувствительными к свету датчиками на основе прибора с зарядовой связью), чтобы «поймать» флуоресцентное излучение, которое образуется после формирования связи вещества с белком-мишенью. После этого компьютеризированный анализ количества света позволяет определить, какие именно соединения вступили в реакцию с мишенью и, следовательно, могут считаться кандидатами на роль лекарственного препарата.