智能化药物筛选新工具—Synergy NEO HTS [新品推荐]

创新候选:药物筛选新工具

【字体: 时间:2012年09月13日 来源:基因有限公司

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  高通量筛选 ( high throughput screen ing, HTS)是以分子和细胞水平的实验方法为基础, 在微孔板上以自动化操作系统执行实验过程, 通过灵敏快速的检测仪器采集实验数据、运用计算机对实验数据进行实验结果的分析处理。因此 HTS 具有大量样品的快速分析、分子和细胞水平特异性作用靶点的筛选、检测系统的高灵敏度以及自动化操作系统等优点。BioTek全新推出的Synergy NEO HTS全功能微孔板检测仪荣获2012年度科学家精选之药物开发产品大奖,是目前市场最为智能化的产品,为高通量药物筛选量身打造。

高通量药物筛选技术是20 世纪80 年代后期形成的寻找新药的高新技术。经过多年的实践,该技术体系不断发展和完善,成为目前寻找新药的重要手段。其最终目的是通过各式各样的合成和天然化合物来对不同药物靶体进行筛选,从而寻找到最好的先导化合物,用于新型药物研发。基于分子水平和细胞水平的实验方法(或称筛选模型)是实现药物高通量筛选的技术基础,并最终通过显色反应、荧光、化学发光以及同位素检测技术测量生物反应的终点。下面以荧光检测为例阐述几种最常见高通量药物筛选实验检测方法。

一、荧光极化(fluorescence polarization , FP) 又称荧光偏振,能够测定结合到大分子标记探针旋转散射系数的变化,其原理为当荧光分子受平面偏振光激发时,如果分子在受激发时期(对于荧光素约持续 4纳秒)保持静止,发射光将位于同样的偏振平面。如果在受激发时期,分子旋转或翻转偏离这一平面,发射光将位于与激发光不同的偏振面。 如果用垂直的偏振光激发荧光素,可以在垂直的和水平的偏振平面检测发射光光强(发射光从垂直平面偏向水平平面的程度与荧光素标记的分子的迁移率有关)。如果分子很大,激发时发生的运动极小,发射光偏振程度较高。如果分子小, 分子旋转或翻转速度快,发射光相对于激发光平面将去偏振化。


 
图1 荧光偏振原理图

该方法非常适用于研究分子间相互作用,如受体-配基、蛋白-蛋白、DNA-蛋白等,该技术能直接且及时的检测示踪分子的结合/ 自由率。目前国家重大科技专项“新药筛选平台研究”课题组科研人员将荧光偏振技术应用于药物筛选,建立了针对心血管系统药物靶点的两种高通量药物筛选模型,用于筛选治疗心血管疾病的药物。荧光偏振技术相比研究蛋白质与核酸结合的传统方法具有更多优势(特别是不生成有害的放射性废物)并且检测限更低,可达亚纳摩尔级范围。此外荧光偏振是真正均相的,允许实时检测(动力学检测),对于浓度变化不敏感,是均相检测形式(中间不含洗涤步骤)的最佳解决方案。

Synergy NEO采用顶部深度阻挡滤光片和二向色镜系统,与传统的滤光片系统相比提供了最好荧光偏振检测性能。相比一般光栅系统,滤光片系统具有较强的透光率,可传递更多光能量,提供更好的信噪比,在大多数荧光检测过程中具有明显优越性,因此Synergy NEO在荧光偏振检测中采用的滤光片系统可以为筛选应用提供最佳的性能。

在最终信号采集方面,荧光偏振需要检测两种光信号,即垂直偏振光和水平偏振光,Synergy NEO双平行PMT可同时检测两种不同的光信号,使检测效果达到最理想状态。相比单PMT分别检测两种不同光信号,双PMT同时检测不仅大幅度的提升了检测速度,而且不同信号的检测效果更稳定,更具可比性。因此双PMT同时检测一方面可以最大程度的保持检测效率,另一方面可以减少样本间的随机检测误差,从而提高实验结果的重复性和可靠性。

此外,Syngery NEO可与市面上速度最快的BioTek新一代的储板器相配合,仅6秒钟即可完成一块微孔板的传送动作,再加上可以同时扫描1D和2D条码标记的微孔板条码扫描器,从而真正从检测方面实现基于荧光偏振方法的高通量快速药筛实验。

二、 均相时间分辨荧光 (Homogeneous Time-Resolved Fluorescence ,HTRF)是用来检测均相体系中待测物的一种最常用的方法,是用来研究药物靶标的理想的平台。HTRF®技术是对TR-FRET技术的进一步改良,它结合了荧光共振能量转移(FRET) 和时间分辨技术(TR)的优势,提供了更高的灵敏度和稳定性,为法国Cisbio公司的专利技术。

该技术是利用了具有穴状结构的Eu元素的螯和标记物和XL665作为一个供体(Donor),是基于Eu穴状化合物的供体与受体(第二荧光标记物)之间的荧光共振能量转移(FRET)。在荧光共振能量转移中,受体发射荧光的寿命等同与供体的发射荧光的寿命。因为Eu的荧光衰减周期较长,所以含Eu的供体会诱导XL665受体长时间地发射荧光,受体激发后产生的荧光便能持续较长时间,这样通过时间分辨就可以区分那些短寿命的自身散射的荧光,这样从短寿命荧光背景中就很容易区分出FRET信号。


 
图2 HTRF技术原理图

在TR-FRET实验中,当供体和受体相离很近时,在供体和受体之间会有荧光共振能量转移而产生信号。采用双波长检测能够显著减小缓冲液和培养基的干扰,最终的信号跟产物形成的量成比例。Synergy NEO双PMT可为HTRF提供双波长同时检测,减少干扰,确保最终信号计算的可靠性。

自从10年前HTRF技术进入药物研发领域以来,研究者采用该技术加快了很多基于抗体的研究,包括GPCR(配体结合,受体二聚化,cAMP 和IP-1 的检测,以及磷酸化ERK的定量), 激酶,细胞因子和生物标志物,生物过程(抗体和蛋白生产),以及蛋白和蛋白,蛋白和多肽,蛋白和DNA/RNA相互作用的实验。

Synergy NEO采用专利的Hybrid技术,整合了高灵敏度的基于滤光片的荧光检测光路和方便快捷的基于单色器的荧光检测光路。Synergy NEO顶底部的滤光片光路提供了最快的检测速度和最好的检测性能,顶底部的光栅检测光路则提供最为灵活的波长选择。因此Synergy NEO在HTRF检测方面既可以采用灵活的光栅系统,又可以采用高灵敏的滤光片系统,它可以根据研究者不同时期的应用需求采用不同的光路系统,从而为整个药物开发及筛选过程带来便利,提高资源利用效率。

Synergy NEO在HTRF实验中采用双平行PMT收集最终荧光信号。该双PMT其中一个为红外延展PMT,用于双发射检测时长波长的检测 (如665 nm),另一个则是低噪音PMT.用于双发射检测时短波长的检测(如620 nm)。因此Synergy NEO双平行PMT不仅为HTRF提供双波长同时检测,还根据HTRF检测的需要提供了不同性能的PMT,从而为HTRF提供了最适性能的检测,最大限度的减少实验当中的缓冲液和培养基的干扰,确保最终的实验结果可重复性和可比性。

三、AlphaScreen(Amplified Luminscent Proximity Homogeneous Assay,“Alpha”)是利用作为供体和受体的微珠来检测生物分子的相互作用,微珠表面覆盖了一层水凝胶,作为生物连接的功能基团。当生物分子存在相互作用时,这种相互作用会将供体和受体微珠拉近,从而激发级联放大的化学反应,产生极大增强了的信号。具体来说,在激光(波长为680 nm)的照射下,供体微珠上的光敏剂将周围环境中的氧气转化为更为活跃的单体氧。单体氧扩散至受体微珠,与其上的化学发光剂反应,进一步激活了同样在受体微珠上的荧光基团,使之发出荧光,波长为520~620 nm。如果生物分子不存在相互作用,单体氧无法扩散到受体微珠,则不会有荧光信号产生。


 
图3 Alphacreen原理图

AlphaScreen灵敏度极高,可达attomole级(10-18)水平。目前其主要应用范围:酶检测、相互作用检测(包括受体/配体、蛋白/蛋白、蛋白/DNA等)、免疫检测、GPCR功能检测。

AlphaScreen从原理上来讲,就是为了可以激发出大量的氧分子活化态。Synergy NEO在AlphaScreen实验检测中采用100W激光器为光源,直接照射到样品上,无需采用滤光片进行转换,减少能量损失,并配合低噪音PMT进行检测,可获得最佳的检测灵敏度。激光器不仅高了检测速度也提升了检测性能。

此外Synergy NEO在软件设计上,专为Alpha设计检测模块,使得整个检测操作简单、易用。

药物筛选的广泛应用,正促进创新药物的发现和研究开发进程。Synergy™ NEO 是一款全新的HTS微孔板检测仪,专门为当今的药筛平台量身打造。Synergy NEO具有高通量筛选设备所需要的全部特性,适用于不同药筛方案平台,具有多个平行检测器来进行快速的检测,精密设计的基于滤光片系统的检测光路,十分适合基于活细胞的实验分析。此外NEO可与BioTek新一代的储板器(市面上最快的储板器)相配合,仅6秒钟即可完成一块微孔板的传送动作,可实现短时或长期的全自动化无人操作,从而真正达到高速、高通量。如果您正在或即将开展HTS筛选工作,Synergy NEO是您的理想选择。

值得一提的是,BioTek仪器公司的Synergy NEO HTS全功能微孔板检测仪荣获2012年度科学家精选之药物开发产品大奖(Scientists’ Choice Award for Drug Discovery Product)。此奖项于9月5日在曼彻斯特ELRIG Drug Discovery会议上颁发。

欢迎索取Synergy NEO HTS的更多资料!

全新!Synergy NEO HTS检测仪,为当今智能化筛选量身订制!

Synergy NEO产品特点:

• 4 个PMT 检测器包括一个双PMT检测探头进行超快速的比例分析检测 .
• 市场上速度最快的储板器,仅6秒就可以完成1块板的装载
• 功率强大的 100 mW 激光器用于进行Alpha 分析的激发
• Hybrid 光路系统: 顶底部的滤光片光路提供最快的检测速度和最好的检测性能,顶底部的光栅检测光路提供最为灵活的波长选择。
• 先进的 4-Zone™ 温控模块,最高可以达到65°C ,覆盖更为广泛的温控实验
• 多维条码扫描器可以扫描1-D和2-D 条码
• 超快的检测速度: 6 秒完成96孔板检测, 11 秒完成 384 孔板检测
• 标有条码的滤光片模块进行荧光和Alpha检测,避免错误操作
• 体积小巧,非常适合自动化和实验平台操作

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