您現(xiàn)在的位置：首頁(yè) > 檢測(cè)項(xiàng)目 > 其他檢測(cè)

高通量篩選

1對(duì)1客服專屬服務(wù)，免費(fèi)制定檢測(cè)方案，15分鐘極速響應(yīng)

可選形式：電子報(bào)告紙質(zhì)報(bào)告

可選語(yǔ)言：中文報(bào)告英文報(bào)告

發(fā)布時(shí)間：2025-03-13 10:57:29 更新時(shí)間：2025-03-12 11:00:50

點(diǎn)擊：0

作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

高通量篩選（High-Throughput Screening, HTS）是一種通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)快速測(cè)試數(shù)千至數(shù)百萬(wàn)種化合物或生物分子活性的方法，廣泛應(yīng)用于 藥物發(fā)現(xiàn)、功能基因組學(xué)、材料開發(fā) 等領(lǐng)域。以下是基于 自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)據(jù)建模及工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 的系統(tǒng)化技術(shù)方案：

一、HTS核心流程與技術(shù)要點(diǎn)

步驟	技術(shù)要點(diǎn)	關(guān)鍵參數(shù)	參考標(biāo)準(zhǔn)
化合物庫(kù)構(gòu)建	小分子化合物、siRNA/CRISPR文庫(kù)、天然產(chǎn)物提取物等	化合物純度≥90%，濃度范圍（0.1~10μM）	NIH MLSMR（百萬(wàn)化合物庫(kù)）
靶點(diǎn)模型設(shè)計(jì)	基于靶點(diǎn)的生化檢測(cè)（酶活性）、細(xì)胞表型檢測(cè)（報(bào)告基因）、類器官/3D細(xì)胞模型	Z'因子≥0.5（信號(hào)窗口與背景噪音比）	Zhang et al., J. Biomol. Screen. (1999)
自動(dòng)化加樣	液體處理工作站（96/384/1536孔板），非接觸式分液（聲波聚焦、壓電噴射）	分液精度CV≤5%，通量≥10萬(wàn)孔/天	Beckman Coulter Biomek i7
檢測(cè)方法	熒光（FRET/FP）、化學(xué)發(fā)光（Luciferase）、比色法（MTT）、高內(nèi)涵成像（HCS）	信噪比（S/N）≥10，動(dòng)態(tài)范圍覆蓋3個(gè)數(shù)量級(jí)	PerkinElmer EnVision
數(shù)據(jù)采集	多模式讀板機(jī)（吸光度、熒光、發(fā)光）、高分辨率顯微鏡（活細(xì)胞成像）	數(shù)據(jù)采集速度≤1秒/孔（384孔板）	Molecular Devices SpectraMax
數(shù)據(jù)分析	數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化（Z-score、B-score）、活性閾值設(shè)定（≥3σ）、聚類分析與QSAR建模	假陽(yáng)性率≤5%，假陰性率≤10%	Genedata Screener
驗(yàn)證與優(yōu)化	劑量-效應(yīng)曲線（EC50/IC50）、選擇性驗(yàn)證（Counter-screening）、ADMET初步預(yù)測(cè)	Hill斜率1~2，R²≥0.95	GraphPad Prism

二、HTS技術(shù)對(duì)比與選擇策略

技術(shù)類型	適用場(chǎng)景	優(yōu)勢(shì)	局限性
生化篩選	酶活性抑制/激活、蛋白-蛋白互作	高靈敏度（pmol級(jí)檢測(cè)）、低背景干擾	無(wú)法模擬細(xì)胞環(huán)境復(fù)雜性
細(xì)胞表型篩選	信號(hào)通路調(diào)控、細(xì)胞增殖/凋亡、膜受體激活	生理相關(guān)性高，可檢測(cè)多靶點(diǎn)效應(yīng)	通量較低（通常≤50萬(wàn)化合物/次）
高內(nèi)涵成像	亞細(xì)胞定位、細(xì)胞形態(tài)變化、多參數(shù)分析	空間分辨率高，支持單細(xì)胞水平數(shù)據(jù)	數(shù)據(jù)量大，分析復(fù)雜（需AI輔助）
虛擬篩選	基于結(jié)構(gòu)的分子對(duì)接（AI預(yù)測(cè)活性化合物）	成本低，覆蓋億級(jí)化合物庫(kù)	準(zhǔn)確性依賴靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)精度

三、核心設(shè)備與試劑

設(shè)備/試劑	功能	推薦型號(hào)/品牌
液體處理工作站	自動(dòng)化分液與孔板制備	Tecan Freedom EVO® 150
多模式讀板機(jī)	快速檢測(cè)熒光、發(fā)光、吸光信號(hào)	BMG LABTECH CLARIOstar Plus
高內(nèi)涵成像系統(tǒng)	活細(xì)胞動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與多參數(shù)分析	Yokogawa CellVoyager CQ1
化合物庫(kù)	預(yù)選多樣性小分子庫(kù)（FDA批準(zhǔn)庫(kù)、天然產(chǎn)物庫(kù)）	ChemDiv Core Library（50萬(wàn)化合物）
檢測(cè)試劑盒	熒光探針（Calcein-AM）、報(bào)告基因（Luciferase）	Promega CellTiter-Glo®

四、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與算法模型

數(shù)據(jù)預(yù)處理：
- 去除邊緣效應(yīng)（B-score校正）；
- 歸一化處理： Z-score=Xraw−μcontrolσcontrolZ-score=σcontrol?Xraw?−μcontrol??
活性閾值設(shè)定：
- 活性化合物：Z-score ≥3 或 ≤-3（雙側(cè)篩選）；
- 閾值優(yōu)化：ROC曲線分析確定臨界值。
QSAR建模：
- 分子描述符計(jì)算（MOE、Dragon）；
- 機(jī)器學(xué)習(xí)模型（隨機(jī)森林、SVM）預(yù)測(cè)活性。

五、HTS優(yōu)化策略與挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)	解決方案	案例
假陽(yáng)性率高	增加正交驗(yàn)證（SPR驗(yàn)證結(jié)合力）、引入多濃度點(diǎn)篩選	激酶抑制劑開發(fā)中，初篩陽(yáng)性化合物經(jīng)SPR驗(yàn)證過(guò)濾50%假陽(yáng)性
低通量細(xì)胞模型	微流控芯片（Organ-on-a-chip）、3D細(xì)胞球體培養(yǎng)	腫瘤類器官模型用于抗腫瘤藥物篩選（通量提升5倍）
數(shù)據(jù)噪聲干擾	動(dòng)態(tài)背景扣除算法（滑動(dòng)窗口法）、AI輔助圖像分割（U-Net）	高內(nèi)涵成像中細(xì)胞計(jì)數(shù)誤差降低至≤2%
成本控制	混合篩選策略（先虛擬篩選縮小庫(kù)規(guī)模）、迷你aturized反應(yīng)體系（納升級(jí)液滴）	1536孔板替代384孔板，試劑消耗減少70%

六、應(yīng)用場(chǎng)景與工業(yè)案例

抗病毒藥物開發(fā)：
- 靶點(diǎn)：SARS-CoV-2主蛋白酶（Mpro）；
- 庫(kù)規(guī)模：20萬(wàn)化合物；
- 結(jié)果：發(fā)現(xiàn)PF-07321332（Paxlovid®核心成分），EC50=0.07μM。
癌癥免疫治療：
- 模型：PD-1/PD-L1互作抑制（FRET檢測(cè)）；
- 篩選：10萬(wàn)化合物中鑒定出小分子抑制劑（IC50<100nM）。
材料篩選：
- 目標(biāo)：高導(dǎo)電性有機(jī)半導(dǎo)體；
- 方法：基于熒光猝滅的快速導(dǎo)電性評(píng)估，通量達(dá)5000樣品/天。

通過(guò)系統(tǒng)化HTS流程，可大幅縮短研發(fā)周期（傳統(tǒng)篩選需數(shù)年→HTS僅需數(shù)月）。建議結(jié)合 AI驅(qū)動(dòng)的虛擬篩選 預(yù)篩化合物庫(kù)，并采用 自動(dòng)化液體處理+微流控技術(shù) 提升通量與精度。對(duì)于復(fù)雜疾病模型，推薦 類器官與CRISPR篩選聯(lián)用，以兼顧生理相關(guān)性與高通量需求。