Yüksek Verimli Tarama Yöntemleri
Yüksek verimli tarama (HTS), aktivite gösterenleri bulmak amacıyla biyolojik bir test (assay) karşısında geniş kimyasal bileşik koleksiyonlarının otomatik olarak test edilmesidir. Minikleştirilmiş testler, robotik sistemler ve mikrotitre plakaları kullanılarak HTS, yüz binlerce ila milyonlarca bileşiği değerlendirebilmekte, ilaç keşfinin geri kalanını besleyen başlangıç noktalarını (etkin bileşikler) sağlamaktadır. Değeri, ölçeği kadar testin kalitesine ve tasarımına da bağlıdır.
Tanım
Yüksek verimli tarama, takip etmeye değer ölçülebilir bir aktivite üreten bileşikleri (etkin bileşikler) tanımlamak amacıyla, biyolojik bir hedef veya fenotip karşısında geniş bileşik kütüphanelerinin sistematik, otomatik test edilmesidir.
Kapsam
Bu konu, HTS'nin prensiplerini ve yöntemlerini kapsamaktadır: test formatları (biyokimyasal ve hücre tabanlı), kütüphane tasarımı, minikleştirme ve otomasyon ile testin sağlamlığını değerlendirmek için kullanılan Z-faktörü dahil olmak üzere veri kalitesinin istatistiksel kontrolü. Ayrıca, fragman tabanlı ve sanal tarama gibi alternatifleri ve tamamlayıcı yaklaşımları da belirtmektedir. Bu bir referans materyalidir ve klinik bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- Geniş bileşik kütüphaneleri nasıl verimli ve tekrarlanabilir bir şekilde test edilmektedir?
- İyi tasarlanmış, sağlam bir tarama testi ile gürültülü bir test arasındaki fark nedir?
- Gerçek etkin bileşiklerin gürültüden ayrılabilmesi için test kalitesi nasıl nicelleştirilmektedir?
- HTS, fragman tabanlı, fenotipik ve sanal taramaya göre nerede konumlanmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Bileşik kütüphanesi
- Biyokimyasal ve hücre tabanlı testler
- Mikrotitre plakası minikleştirme ve otomasyon
- Z-faktörü ve test sağlamlığı
- Etkin bileşik oranı
- Yanlış pozitifler ve test girişimi
- Tarama tasarımı
Temel kuramlar
- Test kalitesi ölçülebilir bir özellik olarak (Z-faktörü)
- Bir tarama testinin güvenilirliği, pozitif ve negatif kontrollerin ortalamaları ve değişkenliğinden türetilen tek bir boyutsuz istatistik olan Z-faktörü ile yakalanabilmekte, bu da taramaların bir kampanya öncesinde ve sırasında doğrulanmasına ve karşılaştırılmasına olanak tanımaktadır.
Mekanizmalar
Tipik bir taramada, bir mikrotitre plakasının her bir kuyucuğu farklı bir bileşik almaktadır ve tespit edilebilir bir sinyal (genellikle floresans veya lüminesans), hedefe karşı veya hücresel bir okumada aktiviteyi bildirmektedir. Robotik sistemler, sıvı dağıtımını ve plaka hareketini yöneterek çok büyük kütüphanelerin işlenmesini sağlamaktadır. Aktivitenin rastgele varyasyondan ve test artefaktlarından ayırt edilmesi gerektiğinden, istatistiksel kontroller temel öneme sahiptir: Z-faktörü, pozitif ve negatif kontroller arasındaki ayrımı, bunların birleşik değişkenlikleriyle karşılaştırmakta ve bir testin tarama için yeterince iyi olup olmadığına dair standart bir ölçü sunmaktadır. İyi bir tarama tasarımı — test formatı, kütüphane ve eşiklerin seçimi — hangi etkin bileşiklerin ortaya çıktığını ve ne kadarının yanıltıcı olduğunu güçlü bir şekilde şekillendirmektedir.
Klinik önem
Modern ilaçların arkasındaki kimyasal başlangıç noktalarının çoğu HTS ile bulunmuştur, bu nedenle yöntemi anlamak, belirli bileşiklerin nasıl ve neden geliştirme sürecine girdiğini açıklamaya yardımcı olmaktadır. Bu madde, bir keşif yöntemini tanımlamakta ve eğitsel niteliktedir; klinik veya tedavi kararları için bir temel oluşturmamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
İlgili literatür metodolojiktir. Z-faktörü makalesi, test validasyonu için yaygın olarak kullanılan bir standart sağlamakta; ekran tasarımı ile etkin bileşik ve öncü bileşik üretimi üzerine yapılan derlemeler ise iyi uygulamaları ve HTS'nin fragman tabanlı ve yapı tabanlı yöntemler gibi tamamlayıcı yaklaşımlara göre sınırlamalarını ortaya koymaktadır.
Tarihçe
HTS, 1980'ler ve 1990'larda otomasyon, test minikleştirme ve geniş kombinatoryal bileşik koleksiyonlarının birleşmesinden doğmuş ve farmasötik keşfin merkezi bir motoru haline gelmiştir. Taramalar ölçeklendikçe, objektif kalite kontrol ihtiyacı Z-faktörü (1999) gibi standart istatistiklere yol açmıştır. Sonraki derlemeler, daha fazla bileşiğin otomatik olarak daha iyi öncü bileşikler sağlamadığını vurgulamış, bu da test tasarımına ve kaba kuvvet taramasının ötesindeki tamamlayıcı stratejilere dikkat çekilmesine neden olmuştur.
Tartışmalar
- Salt tarama ölçeği daha iyi öncü bileşikler sağlamakta mıdır?
- Daha büyük kütüphaneler, etkin bileşik bulma şansını artırmakla birlikte, yanlış pozitifler ve istenmeyen kemotiplerin ortaya çıkma olasılığını da yükseltmektedir; derlemeciler, düşünceli test ve kütüphane tasarımının ve fragman tabanlı ve hesaplamalı yöntemlerle entegrasyonun, ham verimden daha önemli olduğunu savunmuşlardır.
Öne çıkan isimler
- Ji-Hu Zhang
- W. Patrick Walters
- Konrad Bleicher
İlgili konular
Temel eserler
- zhang-1999
- walters-namchuk-2003
Sıkça sorulan sorular
- Yüksek verimli taramada Z-faktörü nedir?
- Z-faktörü, pozitif ve negatif kontrollerin ortalamaları ve standart sapmalarına dayanarak, bir tarama testinin aktif yanıtları inaktif yanıtlardan ne kadar iyi ayırdığını özetleyen boyutsuz bir istatistiktir; bir testin tarama için yeterince sağlam olup olmadığını değerlendirmek için kullanılmaktadır.
- Yüksek verimli tarama, etkin bileşikleri bulmanın tek yolu mudur?
- Hayır. Bu önemli yöntemlerden biridir, ancak fragman tabanlı tarama, sanal (hesaplamalı) tarama ve fenotipik yaklaşımlar, başlangıç bileşiklerini tanımlamak için tamamlayıcı yollardır.