作者：文/Mike May 譯/春風(fēng)    來源:  生物技術(shù)世界

眼下的制藥業(yè)和生物技術(shù)行業(yè)如人們預(yù)期的那樣，發(fā)展十分迅速。其中速度方面的增長多數(shù)來自于高通量技術(shù)(HTS)――組合了自動控制、機(jī)器人以及其他的技術(shù)，通過一系列的測試對化合物進(jìn)行快速分析的方法。在治療業(yè)務(wù)方面，這些測試通常包括化合物與疾病對象的相互作用過程。AstraZeneca制藥公司副總裁Deborah Hartman表示：“我們將HTS看作是發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)物的強(qiáng)大引擎?？梢杂糜诎l(fā)現(xiàn)有潛力的新化合物?！?br>
無論是制藥公司還是生物技術(shù)公司，都希望那些過程可以發(fā)現(xiàn)更多的有潛力的化合物，但實(shí)際情況總是低于人們的預(yù)期。默克研究實(shí)驗(yàn)室的研究副總裁Berta Strulovici說道：“媒體總是問：‘如果企業(yè)投資于這種技術(shù)，為什么制藥公司不能獲得更多的藥物？’聽起來也合理，尤其是生物公司或制藥公司使用HTS或超HTS技術(shù)的時候。”

對此，Strulovici進(jìn)行了解釋：“HST只是一個過程。在藥物發(fā)現(xiàn)的早期階段，你現(xiàn)在擁有一個更有效，性價比更好的過程，但是研發(fā)的其他過程效果仍然不佳，結(jié)果就是人們看到的那樣?！彪m然HTS可以使藥物發(fā)現(xiàn)過程更好更快的運(yùn)行，但是同時還有許多其他的步驟需要考慮到。

羅氏公司發(fā)現(xiàn)技術(shù)和細(xì)胞化HTS/HCS研究主管Ralph Garippa也贊同這種看法，他說：“希望任何事物馬上發(fā)生本質(zhì)變化，這本身就是一種不切實(shí)際的想法。因?yàn)樗幬锇l(fā)現(xiàn)過程的所有階段并沒有同時發(fā)生像HTS那樣程度的革新?！?br>
改善篩選

首先，HTS本身仍然是一個活躍的領(lǐng)域。科學(xué)家和公司繼續(xù)開發(fā)更好的篩選方法。Strulovici表示：“最顯著的是，我們采用技術(shù)，使每種分析都小型化，這樣我們就能篩選大量的標(biāo)本，是一種成本有效方式，而以前每次只能篩選一個目標(biāo)，成本很高?！蹦说臉?biāo)本包括近200萬種化合物，絕大多數(shù)公司只選擇自己的目標(biāo)庫部分，有時候就會把寶貴的候選物排除在外。為了篩選這些化合物，Strulovici和同事采用3,456孔和1,536孔板進(jìn)行分析。Strulovici自豪的說道：“在10天內(nèi)，我們就可以完成整個庫的篩選工作。如果用96或384孔板，絕對是做不到的。可能會需要更多的時間，成本也不允許這樣做?！?br>
此外，更好的篩選方法并不一定就得依靠更好的技術(shù)。例如，AstraZeneca公司的Hartman表示，改良過程就是基于公司更好的組織團(tuán)隊(duì)?！拔覀円呀?jīng)在研究部門的跨學(xué)科、發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)物團(tuán)隊(duì)中完全整合了HTS，團(tuán)隊(duì)間通過一個內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)共享最好的操作過程，并且一起對新技術(shù)進(jìn)行評估?！盇straZeneca正在采用新技術(shù)，如acoustic nanoliter dispensing。采用這種系統(tǒng)，科學(xué)家可以依次進(jìn)行一系列的化合物測試，然后機(jī)器人系統(tǒng)自動回收化合物，并且進(jìn)行分析預(yù)備操作。將含有冷藏細(xì)胞的小孔與這種分配方法相結(jié)合，就簡化了細(xì)胞分析過程。Hartman稱：“最終結(jié)果是增強(qiáng)了效率，并且顯著減少了所用化合物的量。”

一些公司也用新的方式對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行組合改造。例如，Applied Biosystems公司和MDS Sciex合資生產(chǎn)的FlashQuant工作臺，在一臺三級四極桿質(zhì)譜分析儀上采用MALDI和多級反應(yīng)監(jiān)測模式以獲得高通量的小分子定量能力。Applied Biosystems公司藥物部主任Tamara Bond表示：“關(guān)鍵在于速度。”據(jù)公司稱，在小分子定量方面，與當(dāng)前分析速度最快的液相—三級四極桿質(zhì)譜儀相比，新產(chǎn)品的速度提高了25倍?！斑@種系統(tǒng)可以像微陣列或平板讀取器一樣進(jìn)行樣品進(jìn)樣，一次可以進(jìn)行多重點(diǎn)樣。以前是無法做到這一點(diǎn)的?！毙庐a(chǎn)品為制藥公司在進(jìn)行化合物篩選時提供無與倫比的分析速度，同時該儀器也將顯著提高藥物研發(fā)早期階段的通量效率，降低先導(dǎo)化合物的失敗率。

但是用MALDI作為小分子的MS分析遇到許多問題。Bond表示：“當(dāng)你調(diào)查小分子時，會有許多矩陣干擾，”平板中的MALDI矩陣引起噪音?！翱床坏交衔锞蜔o法進(jìn)行定量”。為了解決這個問題，Applied Biosystems公司和MDS Sciex的科學(xué)家確定了一個非干擾矩陣。

FlashQuant首先聚焦在ADME方面，ADME指藥物發(fā)現(xiàn)過程中開發(fā)化合物的吸收、分布、代謝和排泄過程?？梢源_定一個化合物是否具有成為好藥優(yōu)良特性。這一過程越快，F(xiàn)lashQuant就能越早的除去劣質(zhì)化合物。

其他公司也把目標(biāo)對準(zhǔn)了ADME中的的HTS，以及藥物發(fā)現(xiàn)過程的其他步驟。Hartman稱：“我們采用HTS技術(shù)對ADME中的化合物進(jìn)行大規(guī)模選擇，也可以應(yīng)用于安全和毒性方面的分析。用HTS去鑒定具有安全或毒性易感性的化合物，可以在早期就能及時發(fā)現(xiàn)。然后，這些化合物可能被去除，或者被進(jìn)一步開發(fā)。這樣，就可以讓優(yōu)良的先導(dǎo)物進(jìn)入臨床試驗(yàn)?！?br>
超越篩選

現(xiàn)在，生物技術(shù)公司和制藥公司可以快速的篩選許多化合物，這些公司希望可以加快隨后開展的工作，這也表明篩選不僅僅是一次采樣――與平板小孔中的化合物相互作用的過程。Strulovici表示：“我們采用原始采樣的技術(shù)，消除脫靶效應(yīng)以及各種假象，如與分析有關(guān)的人工假象?！蹦丝茖W(xué)家也希望每次試驗(yàn)?zāi)馨l(fā)現(xiàn)更多的內(nèi)容。Strulovici認(rèn)為，添加微量熱法和細(xì)胞顯微鏡檢查法這些技術(shù)，增加了采樣的內(nèi)容?！耙虼耍?dāng)我們把相關(guān)數(shù)據(jù)提交給治療部門時，他們可以知道哪些化合物對他們有用?？傊琀TS將促進(jìn)研發(fā)過程。”

事實(shí)的確如此，Roche公司的Garippa表示：“我們在其他策略中也采用HTS技術(shù)，如用于動物試驗(yàn)之前的去危險化合物過程?！崩纾_氏科學(xué)家可能在HERG分析中進(jìn)行一次哮喘或糖尿病化合物分析。如果化合物堵塞了通道，可能會防礙患者心臟正常工作?！霸趧游锱吭囼?yàn)以及人體臨床試驗(yàn)之前，我們采用HTS排除這些毒性問題?！?br>
除了獲得更好的化合物，許多公司還利用HTS去獲得更好的靶標(biāo)。例如，默克公司的科學(xué)家用全基因組siRNA篩選去鑒定新的靶標(biāo)。羅氏的Strulovici. Garippa說道：“我們敲除基因，一個接一個的敲除，去發(fā)現(xiàn)新目標(biāo)和通道?！绷_氏科學(xué)家還采用siRNA去篩選更好的目標(biāo)?！安捎胹iRNA，我們可以敲除許多新藥物靶標(biāo)，觀察細(xì)胞的表型是如何發(fā)生變化的。”

擴(kuò)大影響

Hartman認(rèn)為，雖然有一些制藥公司可能會認(rèn)為HTS的效果不如預(yù)期的好，但下這種結(jié)論還為時過早。他說：“今天，我們看到，AstraZeneca公司研發(fā)中的很大部分化合物就是以HTS技術(shù)為基礎(chǔ)開始研究的?！?br>
HTS結(jié)果也促進(jìn)了新療法的產(chǎn)生。Garippa指出，最新分析的質(zhì)量控制通常都起源于HTS?！澳壳?，我們擁有生化和細(xì)胞分析的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，這些都是以前沒有的?！彼€提到，HTS改善了試驗(yàn)步驟，使之最優(yōu)化?！艾F(xiàn)在，處理過程更精細(xì)了，不只是把分離的化合物作為一種抑制劑或者是催化劑。”

部分HTS進(jìn)展來自于科學(xué)家之間的廣泛合作。例如，默克與賓夕凡尼亞州醫(yī)學(xué)院的Gideon Dreyfuss開展的合作。他鑒定了脊肌萎縮癥患者有關(guān)的細(xì)胞，之后，默克公司的科學(xué)家對那些細(xì)胞內(nèi)給定的靶標(biāo)進(jìn)行了篩選，分離鑒定化合物。這也有助于Dreyfuss去研究脊肌萎縮癥疾病。雖然默克公司為Dreyfuss免費(fèi)提供篩選結(jié)合以及先導(dǎo)化合物，它自己也收益菲淺。Strulovici表示：“我們知道，有時，我們不是對每個目標(biāo)都很了解，但是我們的合作伙伴卻是這方面的專家。合作對雙方都有利。”

實(shí)際上，高通量過程本該被看作是一個共同努力的結(jié)果。尤其可以把HTS看作是對付疾病的有力武器，而不僅僅是挽救制藥業(yè)的靈丹妙藥。正如Strulovici所說，人們認(rèn)為他們能找到天使，并且能解決世界上的所有問題。對于技術(shù)來說也同樣如此。