在平平淡淡的日常中，大家都跟論文打過交道吧，藉助論文可以達到探討問題進行學術研究的目的。那麼，怎麼去寫論文呢？下面是小編爲大家收集的高通量篩選技術在藥物研究方面的應用論文，希望對大家有所幫助。
摘要：
目的
對高通量篩選技術常用的儀器設備、檢測方法以及高通量篩選技術在藥物研究領域的應用進行綜述。
方法
對國內外發表的有關文獻加以歸納、總結。
結果
高通量藥物篩選技術在藥物研究中具有重要的研究價值、自身的特點和優勢，是一種用於尋找新藥的高新技術。
結論
高通量篩選技術在藥物研發方面展現出了廣泛的應用前景。
關鍵詞：高通量篩選技術；藥物研究；應用
當前，由於環境問題、污染問題以及飲食問題引起的“現代病”越來越多，並且越來越複雜，人類對藥物的需求不斷增加，傳統的篩選藥物已不能適應社會的需要。因此，快速、高效率、大規模的篩選藥物技術已經成爲人們研究的重要領域，由此產生了高通量藥物篩選技術(HighThroughputScreening，HTS)。
1.高通量篩選技術
隨着組合化學的出現，藥物篩選者面臨着愈來愈多的新靶標或潛在的有效成分，高通量篩選技術就在此背景下應運而生。具體而言，高通量篩選技術(HighThroughputScreening，HTS)是20世紀80年代出現的新的藥物篩選方法，它以分子水平和細胞水平的實驗方法爲基礎，以微板形式爲實驗工具載體，以自動化操作系統執行實驗過程，以靈敏快速的檢測儀器採集實驗數據，以計算機對數以千計的樣品驗數據進行分析處理，並以得到的相應數據庫支持整體運轉的技術體系[1]。它應用了基因科學、蛋白質科學、分子藥理學以及微電子技術等多學科理論和技術，以及與疾病有關的酶和受體作爲靶點，對天然和合成化合物進行活性檢測並在此基礎上進行篩選[2]。該技術的應用極大地提高了對目標分子、活性物質以及藥物的篩選速度，具有微量、快速、靈敏和準確等特點。簡而言之，就是通過一次實驗可以獲得大量有價值的藥物信息。
2.高通量藥物篩選常用的儀器設備
由於高通量篩選技術採用的是細胞、分子水平的篩選模型，其具有樣品數量大、樣品用量少、體積容量小等特點，因此，僅依靠傳統的實驗方法和手工操作不可能實現高通量藥物篩選，必須藉助自動化的儀器設備。現根據儀器設備的功能和用途，可將高通量藥物篩選技術設備分爲四大類，即樣品處理設備、實驗操作設備、結果檢測設備和相關配套設備[3]。
2.1樣品處理自動化設備
高通量篩選是一種利用已有的化合物進行體外隨機篩選，篩選時首先需要具備一個高容量的化合物樣品庫。化合物樣品主要有人工合成和從天然產物中分離純化兩個來源。因此，通過高通量藥物篩選發現先導化合物(leadingcompounds)的有效性就取決於化合物樣品庫中化合物的數量和質量。化合物樣品的數量是指不同樣品的數量，其質量主要由化合物結構的多樣性決定。目前，高通量藥物篩選的樣品處理設備有多種類型，大多是在計算機控制下完成樣品的處理過程，主要包括對樣品進行自動化標記、識別稱量、溶解、稀釋、揀選和轉移等[4]。
2.2藥物篩選自動化實驗操作設備
高通量藥物篩選技術的自動化操作設備，又稱爲實驗室自動化工作站，一般由計算機控制系統、實驗操作系統和檢測系統等部分組成[5]。
2.2.1計算機控制系統高通量藥物篩選的特點是針對數以萬計的化合物樣品進行多模型的篩選。因此，計算機控制系統中的多種設備各有其專用的計算機軟件，可根據篩選實驗的實際操作步驟和要求，編制用於特定的篩選實驗控制程序，使自動化操作設備完成篩選操作任務[6]。該系統具有四個方面的功能：
①樣品庫的管理功能，主要針對高通量藥物篩選時化合物樣品的各種理化性質進行存儲管理；
②生物活性信息的管理功能，具體是貯存每一化合物經過不同模型檢測後的結果，並根據多個模型的檢測結果對化合物的生物活性進行綜合評價；
③高通量藥物篩選的服務功能，主要是對與藥物篩選相關的檔案管理、樣品標籤打印等進行管理，使高通量藥物篩選的各個環節程序化、標準化；
④藥物設計與藥物發現功能，主要針對高通量藥物篩選產生的大量化合物結構信息和生物活性信息進行構效關係分析，從而爲藥物設計提供可靠的參考依據。
2.2.2實驗操作系統
實驗操作系統是指執行程序指令的機械部分，可利用計算機操作軟件控制整個實驗過程。該系統採用微孔板作爲反應容器，不同的微孔板以條形碼加以標記，通過光電閱讀器對特定的微孔板上的特定位置進行操作，並將操作結果及相關數據存貯在計算機內，篩選結果準確、快速。爲保證篩選實驗的順利進行，根據需要實驗操作系統中可配置樣品的加樣、溫解、離心、分離、清洗、檢測等部件[6]。
2.2.3檢測系統
快速、高靈敏度的檢測技術是高通量藥物篩選的關鍵技術之一。高通量的藥物篩選自動化操作設備中，結果檢測是通過與自動化工作站連接的檢測儀器完成的。因此，無論應用何種檢測儀器，都必須實現與自動化工作站的對接，將處理完畢的實驗載體轉移到檢測儀器中進行檢測，以獲得最終的原始篩選數據[7]。
2.3高通量藥物篩選檢測儀器
高通量藥物篩選檢測儀器是用於高通量藥物篩選過程中檢測樣品生物活性的分析儀器。根據藥物反應過程中生物活性變化產生的信號特點，高通量藥物篩選儀器可分爲多種類型，如放射活性檢測儀、熒光檢測儀、化學發光檢測計數器、寬譜帶分光光度儀等。
2.3.1放射活性檢測儀
用於高通量藥物篩選的光學檢測儀是在早期的酶標儀基礎上發展起來的，其靈敏度和檢測效率均高於傳統的酶標儀。其表現在儀器體積變小，檢測靈敏度提高，可以對96孔板、384孔板或以薄膜爲載體的實驗結果進行檢測，極大的減少了同位素的用量和閃爍液的用量。該儀器主要用於檢測放射活性的強度，用於放射性同位素標記物質生物活性指示劑的實驗結果檢測等[8]。
2.3.2熒光檢測儀
近年來熒光技術和化學發光技術在高通量的藥物篩選領域應用越來越多，因此測定的儀器也應用而生並且快速發展。其不僅可以檢測各種型號的微板，而且可檢測各種類型的熒光，如熒光偏振檢測法、熒光共振能量轉移檢測法、均相時間分辨熒光檢測等[9]。
2.4相關配套設備
高通量藥物篩選通常是針對大量的藥品進行篩選，整個過程中涉及的相關配套儀器很多，如條碼編制、打印、識別等，以用於樣品管理、實驗載體管理和篩選結果管理等，具體可根據實驗室的條件和篩選的規模等裝備配置[10]。
3.高通量藥物篩選常用的檢測方法
爲適應高通量藥物篩選技術的要求，將藥物與分子、細胞間的相互作用結果靈敏的以各種可視形式反映出來，從而達到評價樣品藥用價值的目的，常用的檢測方法有比色檢測法、熒光檢測法、放射活性檢測法、分光光度檢測法、核磁共振檢測法等[11]。
3.1比色檢測法
比色檢測法主要用於檢測具有吸光性物質的濃度，根據光線經過檢測樣品被吸收的.程度，計算吸光物質的含量，具體包括可見光和紫外光的比色分析，在高通量的藥物篩選中這類方法被廣泛的應用[12]。
3.2熒光檢測法
熒光檢測法基於多數熒光基團都有短暫的半衰期，即使用較弱的激發光源也能獲得大量的光子流。近年來，除了常規的熒光檢測又研發出許多新的熒光檢測方法，可以在短時間內同時測定熒光的強度和變化，使熒光檢測法的用途更加廣泛。例如採用連續的激發光譜和測定光譜取代固定光譜，使模型的建立更具備靈活性；利用脈衝激發光源和相關調節技術，可在樣品熒光信號採集之前讓背景熒光信號消失等，大大地提高了檢測的效果[13]。
3.3放射活性檢測法
同位素標記放射活性檢測技術在藥物研究中應用了幾十年，放射活性液閃計數的實驗方法仍具有廣闊的應用前景，特別是用於高通量檢測儀器能夠靈敏的在96孔板和384孔板上測定微量物質的放射活性。如韓闖等人[14]將放射性檢測法應用到研究體內的生理生化反應、各種化合物的結合與分佈、信號傳導通路等試驗中；美國學者GanieSM在高通量藥物篩選研究中，採用親和閃爍(SPA)檢測方法，通過親合結合，將放射性配基結合到具有受體的閃爍球上，從而產生光子，減少了放射配體標記分析中的遊離配基與結合配基的分離過程，使得放射配基分析可完全以自動化的方式進行[15]。
3.4分光光度檢測法
分光光度檢測法與熒光檢測法的原理基本一致，即通過測定物質在特定波長或一定的波長範圍內的吸光度來對物質進行定性和定量分析[14]。爲了適應高通量藥物篩選，許多公司生產了具備計算機接口並能對多孔板進行同時檢測的分光光度計。如以Molecular Device公司的spectra190爲例[15]，採用8條光導纖維同時對8孔進行測定，測定波長以2nm爲間隔，對未知物質在190nm～850nm間進行掃描，以確定其特徵吸收光譜，大大增加了建立模型的多樣性。
3.5核磁共振檢測法
核磁共振檢測法在化合物結構測定方面發揮了重要的作用，現已成爲藥物化學研究特別是天然產物化學研究中主要的技術手段之一。它不僅可以提供比其他生物活性檢測方法更多的信息，同時在藥物作用機理的研究中，發現該方法在研究小分子化合物與生物大分子相互作用時具有明顯的優勢[16，17]。
4.高通量篩選技術在藥物研發方面的應用
4.1高通量篩選技術在微生物製藥中的應用
一般微生物代謝產物化合物庫的高通量篩選過程爲首先構建適宜的高通量篩選模型，再利用微量滴定板對微生物代謝產物庫中的化合物進行高通量篩選，通過相應的檢測技術篩選目標化合物，以期發現具有不同生理活性的微生物先導化合物和獲得具有某一特定性質的菌株。篩選過程中，開發合適的培養基，對微生物進行適宜的微量滴定板的縮小化培養以便微生物菌株生長繁殖，然後利用多種檢測技術對目的產物的濃度或菌株的各項生理生化指標進行測定，最終可獲得目標菌株[18，19]。
4.2高通量篩選技術在民族藥物研究中的應用
民族藥是中國少數民族特色醫藥的簡稱，具有獨特的理論體系、豐富的臨牀經驗，其活性高、療效確切、毒副作用小，是祖國醫學寶庫中的瑰寶。但民族藥也存在品種繁多、資源海量、作用機制不清的特點，因此，爲充分發揮民族藥的傳統優勢，還必須藉助高通量、高信息藥物篩選技術，使其提高療效、減少毒性、明確靶點[22]。
劉慶山等人基於多組分多靶點理論和高通量篩選技術的民族藥物開發創新思路，採用中壓、高壓制備液相色譜技術將藥材複方水提物進行劃段分離，降低研究目標的複雜性，快速製得可供活性篩選用的樣品庫。然後採用體外篩選的方法，對樣品庫中的樣品進行快速活性篩選，選取活性高、毒性小的各段組分進行組合與劑量配比考察，組成新的組分配伍複方，並選用適宜的整體動物模型將其與原方進行對比，最終獲得療效顯著提高、毒副作用降低、靶點明確、質量可控的民族新藥[23]。
4.3高通量篩選技術在中藥現代化研究中的應用高通量藥物篩選技術作爲藥物研究的新技術，不僅在藥物篩選、尋找活性化合物的方面具有極大的優勢，而且在中藥化學成分、中藥有效部位及中藥複方的研究方面也發揮着重要的作用。如通過新型藥理模型的建立可直接認識有效部位的藥理作用，從而進行藥物開發；通過對中藥有效部位的藥理學研究和生物活性篩選可以尋找活性先導化合物；通過藥物活性可以來追蹤有效化學成分、提高活性化合物的發現率、提升中藥現代化的研究水平[21]。
4.4高通量篩選技術在創新藥物研究中的應用
高通量藥物篩選是體外藥物篩選技術的發展與優化，它的基本特點是充分利用藥用物質資源、在數量龐大的樣品庫基礎上隨機篩選，實現藥物篩選的規模化，提高藥物發現的機率，提高發現新藥的質量，這種方式是發現創新藥物的基本要求和新模式。中草藥由於其化學成分的複雜性，提取物不宜直接用於高靈敏、微量的高通量活性篩選。但如果把平行和序列組合高通量分離技術應用於中草藥樣品的分離，使複雜樣品按極性快速分離成一些成分組(或單體)，不僅可以克服以上問題，而且節省了樣品資源，奠定了“一藥多篩”的物質基礎，使提取物中的微量成分得到富集，極大地加快了以中草藥有效物質爲基礎的創新藥物研究步伐[20]。
5.高通量篩選技術在藥物研究方面的展望
高通量篩選技術是目前藥物篩選領域研究的重要課題，通過藥物化學、分子生物學、細胞生物學、數學、微生物學、計算機科學等多學科理論和技術的有效結合，不僅實現了計算機控制的自動化，降低了藥物篩選的工作強度及實驗成本，減少了實驗操作誤差，而且提高了篩選效率和結果的準確性，擴充了藥物資源的利用度。因此，隨着高通量活性篩選技術研究的不斷深入，必將在未來藥物研究中發揮越來越重要的作用[24]。
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