篩選化合物庫,并從中選出具有理想生物活性的化合物是發(fā)現(xiàn)新藥的有效方法,但這種方法需要龐大、昂貴、復雜的設備。如今,斯克里普斯研究所(The Scripps Research Institute, TSRI)的Brian M. Paegel團隊設計了一個篩選系統(tǒng)的核心部分,將篩選設備的體積和成本減少數(shù)個數(shù)量級。(hνSABR: Photochemical Dose–Response Bead Screening in Droplets. Anal. Chem., DOI: 10.1021/acs.analchem.5b04811)
目前的高通量篩選系統(tǒng)通常占據(jù)10,000平方英尺或更大的空間,并需要花費數(shù)百萬美元。它們在很大程度上依賴于能檢索化合物庫的機器人裝置,將每個化合物放入“微孔板陣列(assay microplate)”的單獨小孔中,并測定每種化合物的生物活性。這樣的系統(tǒng)篩選效率驚人,但其成本也同樣驚人,限制了它們的大規(guī)模應用。
Paegel說,“我們開發(fā)的這種設備很小,但功能上*可以媲美高通量化合物篩選。”
他們使用“一珠一化合物(one-bead-one-compound,OBOC)”庫,其中每個微珠連接一種化合物。這種庫制備快速且價格低廉,基本上可作為實驗室的消耗品。“建一個包含數(shù)百萬化合物的OBOC庫很可能僅花費在一周時間和500美元,”Paegel實驗室的研究員Alexander K. Price說,也是該文的*作者。
將連在微珠上的化合物投入微型篩選設備中仍是一個技術難題。Paegel和Price等人設計出了一種臺式裝置,以滿足這些挑戰(zhàn),并可以篩選OBOC庫。該裝置基于微流體原理及噴墨打印技術而制造,使用該團隊之前發(fā)明的“懸浮液料斗”,OBOC庫中的微珠被引入微小液滴中進行特定的測試(如酶活性測定)。這些液滴的體積要比高通量篩選中測試所用的體積少約100,000倍。
然后,該設備用UV誘導光化學反應,將每個化合物從微珠中釋放出來,經(jīng)過一段時間的反應,記錄每個液滴的結(jié)果。
他們的這個設備被命名為LIGHTSABR(Light-Induced and Graduated High-Throughput Screening After Bead Release)。關鍵創(chuàng)新在于,它允許用戶通過改變紫外線照射從而調(diào)整微珠中被釋放的化合物的量,從而調(diào)整被測化合物的劑量。該團隊通過篩選HIV-1蛋白酶(這是引起艾滋病病毒復制的關鍵酶)的抑制劑,成功證明了這一劑量調(diào)整的功能。
Paegel和Price下一步將致力于LIGHTSABR系統(tǒng)的推廣。“在世界各地,數(shù)以百計的實驗室可以運行自己的小型化篩選設備,利用他們自己的測試方法針對zui感興趣的靶標進行藥物篩選,”Price說。


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