고속 대량 스크리닝 방법

고속 대량 스크리닝(HTS)은 활성을 보이는 화합물을 찾기 위해 생물학적 분석법에 대해 대규모 화학 화합물 컬렉션을 자동화하여 테스트하는 방법입니다. 소형화된 분석법, 로봇 공학 및 마이크로플레이트를 사용하여 HTS는 수십만에서 수백만 개의 화합물을 평가할 수 있으며, 이는 신약 개발의 나머지 과정에 필요한 출발점(히트)을 제공합니다. 그 가치는 규모뿐만 아니라 분석법의 품질과 설계에도 크게 좌우됩니다.

Definition

고속 대량 스크리닝은 추적할 가치가 있는 측정 가능한 활성을 생성하는 화합물(히트)을 식별하기 위해 생물학적 표적 또는 표현형에 대해 대규모 화합물 라이브러리를 체계적이고 자동화된 방식으로 분석하는 것입니다.

Scope

이 주제는 HTS의 원리와 방법을 다룹니다: 분석법 형식(생화학적 및 세포 기반), 라이브러리 설계, 소형화 및 자동화, 그리고 분석법 견고성을 판단하는 데 사용되는 Z-인자를 포함한 데이터 품질의 통계적 제어. 또한 단편 기반 및 가상 스크리닝과 같은 대안 및 보완 방법도 언급합니다. 이는 참고 자료이며 임상 지침이 아닙니다.

Core questions

• 대규모 화합물 라이브러리는 어떻게 효율적이고 재현성 있게 분석됩니까?
• 잘 설계되고 견고한 스크리닝 분석법과 잡음이 많은 분석법을 구별하는 것은 무엇입니까?
• 실제 히트를 잡음과 분리하기 위해 분석법 품질은 어떻게 정량화됩니까?
• HTS는 단편 기반, 표현형 및 가상 스크리닝과 비교하여 어디에 위치합니까?

Key concepts

• 화합물 라이브러리
• 생화학적 대 세포 기반 분석법
• 마이크로플레이트 소형화 및 자동화
• Z-인자 및 분석법 견고성
• 히트율
• 위양성 및 분석법 간섭
• 스크리닝 설계

Key theories

측정 가능한 속성으로서의 분석법 품질 (Z-인자)

스크리닝 분석법의 신뢰성은 양성 및 음성 대조군의 평균과 변동성에서 파생된 단일 무차원 통계인 Z-인자로 포착될 수 있으며, 이를 통해 캠페인 전후에 스크리닝을 검증하고 비교할 수 있습니다.

Mechanisms

일반적인 스크리닝에서 마이크로플레이트의 각 웰은 다른 화합물을 받으며, 감지 가능한 신호(종종 형광 또는 발광)는 표적에 대한 활성 또는 세포 판독값을 보고합니다. 로봇 공학은 액체 분주 및 플레이트 이동을 처리하여 매우 큰 라이브러리를 처리할 수 있습니다. 활성은 무작위 변동 및 분석법 인공물과 구별되어야 하므로 통계적 제어가 필수적입니다. Z-인자는 양성 및 음성 대조군 간의 분리도를 결합된 변동성과 비교하여 분석법이 스크리닝에 충분히 좋은지 여부를 판단하는 표준 척도를 제공합니다. 분석법 형식, 라이브러리 및 임계값 선택과 같은 좋은 스크리닝 설계는 어떤 히트가 나타나고 얼마나 많은 것이 위양성인지에 크게 영향을 미칩니다.

Clinical relevance

현대 의약품의 많은 화학적 출발점은 HTS를 통해 발견되었으므로, 이 방법을 이해하는 것은 특정 화합물이 어떻게 그리고 왜 개발에 들어갔는지 설명하는 데 도움이 됩니다. 이 항목은 발견 방법을 설명하며 교육적입니다. 이는 임상 또는 치료 결정의 근거가 아닙니다.

Evidence & guidelines

관련 문헌은 방법론적입니다. Z-인자 논문은 분석법 검증을 위한 널리 사용되는 표준을 제공하며, 스크리닝 설계 및 히트 및 선도 물질 생성에 대한 검토는 단편 기반 및 구조 기반 방법과 같은 보완적 접근 방식과 비교하여 HTS의 모범 사례 및 한계를 제시합니다.

History

HTS는 1980년대와 1990년대에 자동화, 분석법 소형화 및 대규모 조합 화합물 컬렉션의 융합으로 성장하여 제약 발견의 중심 엔진이 되었습니다. 스크리닝 규모가 커지면서 객관적인 품질 관리의 필요성으로 인해 Z-인자(1999)와 같은 표준 통계가 도입되었습니다. 이후의 검토에서는 더 많은 화합물이 자동으로 더 나은 선도 물질을 산출하지 않는다는 점을 강조하며, 분석법 설계 및 무차별 스크리닝을 넘어선 보완 전략에 대한 관심을 촉발했습니다.

Debates

단순한 스크리닝 규모가 더 나은 선도 물질을 제공하는가?

더 큰 라이브러리는 히트를 찾을 가능성을 높이지만 위양성 및 바람직하지 않은 화학형의 가능성도 높입니다. 검토자들은 사려 깊은 분석법 및 라이브러리 설계, 그리고 단편 기반 및 계산 방법과의 통합이 단순한 처리량보다 더 중요하다고 주장했습니다.

Key figures

• Ji-Hu Zhang
• W. Patrick Walters
• Konrad Bleicher

Seminal works

• zhang-1999
• walters-namchuk-2003

Frequently asked questions

고속 대량 스크리닝에서 Z-인자란 무엇입니까?

Z-인자는 양성 및 음성 대조군의 평균과 표준 편차를 기반으로 스크리닝 분석법이 활성 반응과 비활성 반응을 얼마나 잘 분리하는지 요약하는 무차원 통계입니다. 이는 분석법이 스크리닝에 충분히 견고한지 여부를 판단하는 데 사용됩니다.

고속 대량 스크리닝이 히트를 찾는 유일한 방법입니까?

아닙니다. 이는 주요 방법 중 하나이지만, 단편 기반 스크리닝, 가상(계산) 스크리닝 및 표현형 접근 방식은 출발 화합물을 식별하는 보완적인 경로입니다.