[發明專利]高速的基于拉曼分析的多藥物高速篩選裝置

有效

• 申請號: 201280038152.X
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN103718038A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 徐寧德;全基錫;金亨敏;李康宅;陳升民;南相煥;裵閏美;李惠媚;李庚姬;樸孝善;金必煥
• 申請（專利權）人: 韓國化學研究院
• 主分類號: G01N33/15
• 分類號: G01N33/15;G01N21/65;G01N33/52;G01N33/53
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 洪俊梅;張淑珍

技術領域

本發明涉及用于高速篩選多種藥物的基于拉曼分析的裝置。

背景技術

藥物開發是需要大量時間和資金投入的國家級高層戰略進程，所投入的時間超過10年，所投入的資金則超過8億美元。發達的社會基礎設施對于藥物開發也是必需的。

寬泛而言，藥物開發過程可分為：通過基礎研究發現藥物靶標、通過化合物篩選選擇有效的前導物質、確定候選藥物、通過前臨床工作／I期臨床階段的臨床研究、以及通過II期臨床階段和III期臨床階段的商業化。

迄今為止，伴隨著自人類基因組計劃以來研究對象的穩步擴增，發現的作為藥物靶標的總共35，000個基因中，約有500個正被用于藥物開發的研究。一旦選定藥物靶標，即需考慮開發最合適有效的篩選方法。篩選方法可分為體外(in?vitro)分析和基于細胞的分析。主要的制藥公司擁有從數萬到數億典型庫容量的化合物作為篩選靶標，所使用的如此大量的化合物來源于早期篩選階段。

這種篩選過程的巨大花費引起致力于設計有效的篩選方法，并開發高速且最為精簡的設備和試劑，以實現在盡可能短的時間內篩選盡可能多的化合物。

用于多種化合物的篩選過程必須工藝簡單并具有高度可再現性。當藥物靶標是酶時，由于已建立大量篩選方法和試劑，可使用相對簡單的方法。然而，由于大部分發生在細胞內的生物過程與蛋白的相互作用有關，基于蛋白相互作用的篩選方法在用于開發前導化合物的分析方法中最為有效。這樣的篩選方法被看好的理由如下：蛋白的功能與其在體內與另一蛋白相互作用時一致；基因和蛋白表達的改變、細胞內定位的改變、和／或通過翻譯后修飾引起的結構改變引起蛋白間相互作用的改變，繼而引起細胞內代謝活動和信號通路的活性和調控的改變；基因突變導致的蛋白相互作用異常直接引發疾病。檢測蛋白間相互作用的技術包括FRET(熒光共振能量轉移)、BRET(生物發光共振能量轉移)和FP(熒光偏振)，在可使用此類技術的裝置方面也取得了技術進步。近年來，引入了使用自動化高分辨率顯微鏡的HCS(高內涵篩選，high-content?screening)，由此，將細胞與化學物質在多孔板(如96孔板、384孔板等)中孵育后，可快速地以定量的方式觀測與細胞內蛋白的定量變化和轉運相關的現象。相比于使用傳統的酶檢測方法或報告系統獲得的簡單信息(例如對于酶活、啟動子強度、蛋白水平等方面的信息)，由于HCS能夠對難以使用傳統方法大規模篩選的生物參數(如蛋白相互作用、Ca⁺⁺流等)進行定量分析，HCS現已上升為世界頂級的制藥公司或研究機構最感興趣的生物學研究方法。

典型地，藥物篩選的程序包括：制備化合物份(aliquots)、稀釋、與篩選組分混合、孵育并檢測、分析篩選數據并報告結果。將高通量篩選(以下稱為HTS)系統用于快速進行這樣的一系列步驟。已知先進的制藥公司擁有由數以億計的不同化合物組成的化合物庫，一旦發現新的藥物靶標，公司即利用HTS系統在化合物庫中針對藥物靶標進行篩選。由此，目前為止，主要的制藥公司積累了數以億計的化合物在生物活性方面的龐大數據。為針對數以千計的藥物靶標更快更有效地對化合物庫進行篩選，需要能夠執行各種功能的曲線擬合工具，所述功能包括QC功能、重疊數據的糾錯、相對活性(％活性)的計算、以及生化指標(如IC₅₀、K_i以及K_m)的提取。在這方面，需要能夠通過一次篩選過程生成大量數據的HTS。這項旨在克服傳統技術中的問題的新技術，其設計本質上為通過自動化大規模隨機評估制備的化合物，并能夠與自動化制備新材料(CCL)、分子設計和系統化信息管理相關聯，盡可能地縮短確定候選藥物的時間。

能夠每天篩選超過10,000種不同化合物的HTS的先決條件總結如下：

(1)快速：考慮到具有更高的篩選速度，HTS能夠篩選更大數量的化合物，由此能夠在更短的時間內、以更低的費用完成執行。

(2)費用：篩選過程中使用的試劑構成了總篩選費用的大部分。有必要采取資金節省的措施。

(3)小型化：小型化不僅是削減試劑費用的最好措施之一，也可減少執行篩選過程的時間。此外，還能夠節約用于設備的實驗室空間。

(4)自動化：自動化增加了結果的可再現性以及篩選速度。特別是能夠在降低試驗誤差方面發揮重要作用。

(5)篩選靈敏度：檢測方法的靈敏度直接關系到樣品的用量。由于在較低靈敏度的情況下篩選樣品需要更長的時間，高靈敏度是必須的。