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。近年来,光学测定技术在美、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、组织纤溶酶原剂等,均获得成功。菌种高通量筛选实验。重庆霉菌高通量筛选
琼脂平板筛选法,对突变体间差异可视化较弱,适用于突变库的初步筛选,筛选后的突变体仍需要其他检测方法如微孔板法进行准确定量。数字影像分光光度计在琼脂平板筛选方法中的应用使琼脂平板法的灵敏度提高且通量达到10^5克隆/d,若可根据目标酶或代谢产物的特性建立琼脂平板筛选方法,则无需使用依赖复杂仪器设备的超高通量筛选法。平板筛选法是微生物在平板固体培养基上进行生殖反应,从而反应出来的性状。微孔板筛选方法微孔板筛选方法通过检测微孔板中底物或目标产物所引起的吸光度或荧光变化对其进行定量分析,可以保证筛选的精确性和灵敏度,是目前常用的筛选方法。根据荧光或吸光度精确检测目标产物的微孔板(Microtiterplate,MTP)筛选方法应运而生,并已广泛应用于酶和细胞工厂的定向改造中。但微孔板筛选法存在通量低、操作耗时等缺点。微孔板筛选法,可以理解成非常小的摇瓶,是微生物在液体环境中反应出来的性状。重庆霉菌高通量筛选高内涵高通量筛选系统。
正如之前提到,在高通量筛选中Assay的检出方法有很多,用于衡量酶活性多的当属于荧光检出法和吸光度检出法。这两种方法都能非常便捷的与高通量进行匹配。但是这两种检出方法也有不适用的场景,比如吸光度检出法,在终点法测定(endpointassay)时,如果化合物库的吸收低于~410nm,实验的背景吸收会引入假阳性(false-positive)和假阴性(false-negative)结果。虽然假阳性结果可以通过动力学Assay或者验证Assay来解决,但是由于微量定量板有位于340~410nm的强吸收,所以仍旧会导致Z因子降低,直接结果就是较弱活性的苗头化合物将很难被筛选出来。而对于荧光检出法而言,自发荧光化合物库或者具有光敏特性的化合物库同样会遇到假阳性和假阴性结果。在某种程度上,选择合适的检出方法可以减少甚至避免上述问题,比如使用更长波段的光源,对于荧光检出来说,>500nm会是比较好的选择。
根据计算原理,虚拟药物筛选分为基于小分子结构的筛选和基于药物作用机理的筛选两类,前者通过对已知具有相同作用机理的化合物进行定量构效关系研究,绘制出药物的药效团模型,依照模型对化合物数据库进行搜索,这种筛选技术本质上是一种数据库搜索技术;后者主要应用分子对接技术,实施这种筛选需要获知药物作用靶标的分子结构,通过分子模拟手段计算化合物库中的小分子与靶标结合的能力,预测候选化合物的生理活性。 建立合理的药效团模型、准确测定或预测靶标蛋白质的分子结构、精确和快速地计算候选化合物与靶标相互作用的自由能变化是进行虚拟药物筛选的关键,也是限制虚拟筛选准确性的瓶颈。虽然虚拟筛选的准确性有待提高,但是其快速廉价的特点使之成为发展为迅速的药物筛选技术之一。高通量筛选菌种实验。
一个高通量药物筛选体系包括微量和半微量的药理实验模型、样品库管理系统、自动化的实验操作系统、高灵敏度检测系统以及数据采集和处理系统,这些系统的运行保证了筛选体系能够并行操作搜索大量候选化合物。高通量筛选技术结合了分子生物学、医学、药学、计算科学以及自动化技术等学科的知识和先进技术,成为当今药物开发的主要方式。完整的高通量筛选体系由于高度的整合和自动化,因而又被称作“药物筛选机器人系统。 虚拟药物筛选是药物筛选技术发展的另一个方向,由于实体的药物筛选需要构建大规模的化合物库,提取或培养大量实验必须的靶酶或者靶细胞,并且需要复杂的设备支持,因而进行实体的药物筛选要投入巨额的资金,虚拟药物筛选是将药物筛选的过程在计算机上模拟,对化合物可能的活性作出预测,进而对比较有可能成为药物的化合物进行有针对性的实体体筛选,从而可以极大地减少药物开发成本。高通量筛选的前提是什么。重庆霉菌高通量筛选
细胞水平高通量筛选。重庆霉菌高通量筛选
一种广泛应用的HTS技术是荧光各向异性(FA)/荧光偏振光(FP)。FA和FP方法实际上通过测量了染料所经历的旋转相关时间或翻滚时间的变化来表征分子量。在这些技术中,用偏振光激发荧光团,并用平行或垂直于入射光偏振的偏振器测量荧光发射。随着时间的推移,染料标记的分子下降,发射信号去极化。与大分子结合降低了荧光团的迁移率,从而增加了极化或各向异性,并允许定量结合。根据所涉及的质量,选择染料的寿命以比较大化结合后的信号变化。荧光素和罗丹明等有机染料的寿命约为3-4ns,它们在连接到分子量在0.5-10kDa范围内的生物分子时为敏感。重庆霉菌高通量筛选
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