为什么越来越多的药物筛选客户选用高内涵（HCS）？

首先，传统的酶标仪筛选只能给出孔内的整体读数，如细胞凋亡、靶标蛋白的表达水平、细胞信号通路的激活等，但是不足以揭示药物的作用机理，如细胞形态、细胞内的 DNA 破损、细胞器变化、受体底物磷酸化、蛋白激酶的激活和定位等信息。

第一：高内涵（HCS）能弥补酶标仪的不足，既能以亚细胞级的图像的方式揭示药物的作用机理，也能通过图像分析得出孔内的细胞反应的整体水平。

第二，选用 3D 结构有机体进行药物筛选证实有更高的生物相关性，如越来越多的实验室采用细胞球、斑马鱼、果蝇等模式动物进行筛选。酶标仪无法检测细胞球、组织或器官甚至是个体等 3D 结构，而 HCS 特有的 Z 平面扫描模式，可对 3D 结构进行逐层扫描，获取其内部结构及图像。

HCS 唯一的不足就是速度较慢，因此，以高速为代表的酶标仪结合功能全面的 HCS 成为了先进药物筛选的主流检测技术。

上图为采用酶标仪检测药物导致细胞凋亡的数据。左图用谷胱甘肽进行标记，细胞内的谷胱甘肽的含量与凋亡细胞的数目呈负相关。右图用 Caspase 胱天蛋白酶进行标记，Caspase 是细胞凋亡的经典标记物。

上图为药物处理组，凋亡标记物标记的凋亡细胞（绿色细胞）和正常细胞（红色细胞核）。下图为对照组，绝大部分是正常细胞，极少数为凋亡细胞。结合 MetaXpress 软件能自动计算出细胞发生凋亡的概率。

上图是用四参数曲线拟合来分析化合物的剂量效应（细胞杀伤效应）。活细胞/细胞球的总体积是在球体 3D 结构内来计算，是一个典型的 3D 表型示值读数。从图中我们得知，药物筛选需要：1）细胞作为筛选模型；2）标记活细胞，区分活细胞/死细胞；3）用成像的方式来计算活细胞的体积；4）实验需要多个副孔和多次重复实验来确认检测方案的重复性；5）待选化合物；6）倍比稀释，结果分析需要一系列的浓度点来计算药物的 EC50。

高速分液器将细胞悬液铺板至 96 孔细胞培养板中；利用液体处理工作站管理化合物，包括整板复制及倍比稀释；将稀释好的化合物板整板复制到细胞培养板中；在培养箱中共孵育；利用工作站或高速分液器向培养板中加入检测试剂；然后用 SpectraMax 酶标仪或 ImageXpress 高内涵成像分析系统对培养板进行读数或成像。

此方法优点是流程简单，数据跟踪也并不复杂；缺点是不经筛选直接进行高内涵成像，速度慢，通量低。

推荐配置：自动化策略：使用多台HCS来补偿成像及图像分析速度的不足

1.快速高通量筛选（HTS）：使用SpectraMax 系列酶标仪和 FLIPR Tetra 高通量实时荧光检测分析系统进行快速高通量初步筛选，选出先导化合物。

2. 高内涵筛选（HCS）：经过第一步快速筛选，液体处理工作站将先导化合物挑取，重新排板。将新的化合物板进行复制和倍比稀释；与细胞进行共孵育；然后采用 ImageXpress 高内涵成像分析系统进行成像和图像数据转换。

推荐配置：自动化策略：使用 3 台 Paradigm  来进行高速检测，阳性样品使用液体处理工作站 Echo 555 来进行挑取（Cherry Picking），重排成新的化合物板进行后续的 IXM HCS 成像及分析。

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