DISCを支えるHTS技術

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HTSとは

HTS (High-throughput screening)とは、多くの化合物について生化学的あるいは物理化学的な評価を実施し、創薬の標的分子に対して目的の活性を持つ化合物(ヒット化合物)を短期間で効率的に選抜する方法です。

ヒット化合物とは、宝石(薬)の原石(リード化合物)となる可能性がある化合物です。ただし、ヒット化合物がそのままリード化合物となるわけではありません。
まず、擬陽性のヒット化合物をカウンターアッセイ等で取り除かなければなりません。次に、ヒット化合物の周辺化合物探索や誘導体展開などを行い、これから合成展開していくためのスタートとなる化合物(リード化合物)を、活性・物性・薬物動態・安全性などの面から探索します。その後、リード化合物の更なる最適化を行い、前臨床試験の候補となる化合物を創出していきます。HTSは、この創薬プロセスの初期段階に位置します。そのため、HTSで選抜した化合物の質が、その後の創薬プロセスの効率や創薬プロジェクトの成否に大きく影響するのです。
短期間で膨大な化合物の評価を実施し、目的の活性を持つヒット化合物を選抜するためには、適切なアッセイ系の構築をはじめ、評価する化合物(化合物ライブラリー)の整備、アッセイプレートの作製、アッセイの実施、測定データの解析と一連の研究プロセスの効率化が必要となります。DISCユニットでは、最先端の設備と豊富なHTSの経験をもとに、有用なヒット化合物を選抜するための、効率的で高品質なHTSを提供します。

DISCユニットでのHTS技術

ミニチュア化技術

DISCユニットでのHTS

HTSでは多くの化合物を評価するため、高密度マイクロプレートをアッセイに用います。DISCユニットでは1μL以下の超微量分注が可能な機器を導入し、アッセイ系のミニチュア化を進めるとともに、微量反応溶液のアッセイ系においても高精度なデータが得られる工夫を続けてきました。現在、DISCユニットでは、細胞系は1536-well、非細胞系では1536もしくは3456-wellのマイクロプレートを用いたHTSが標準となっており、超微量反応溶液のアッセイ系であっても、高品質なデータの提供が可能です。96-wellと比べて1536-wellのマイクロプレートでアッセイした場合、アッセイボリュームは1/50から1/100程度となるため、HTSで使用する材料の大幅な削減ができ、プレート1枚あたりの化合物数は16倍となるので、HTSに必要な期間も短縮することができます。

  • ミニチュア化技術
  • ミニチュア化技術
検出技術

DISCユニットでは、1536-well以上の高密度フォーマットに対応する測定機器の使用により、発光、蛍光、吸光などの測定処理スピードの飛躍的な向上を実現しています。例えば、非細胞系の発光アッセイでは、1日あたり10万サンプル以上の評価が可能です。 さらに、DISCユニットでは、以下の検出技術を用いたHTSも実施しており、各アッセイに対して、最適な測定方法を選択できるようになっています。

MALDI-TOF/MS

HTS技術

従来、質量分析(MS)により標的分子を直接検出する方法はスループットが悪いため、HTSへの適用には課題がありました。しかし、最近ではMS装置のハイスループット化が進み、HTSへの積極的な活用が期待されています。MSによるHTSは、従来の蛍光・発光法を利用したアッセイとは異なり、完全なラベルフリーアッセイであることから、測定対象物質を直接モニタリングすることでアッセイ系に依存する偽陰性・偽陽性を減らすことができます。DISCユニットで使用する超高速MS装置のMALDI-TOF/MS(rapifleX)は、1536-well以上の高密度マイクロプレートにも対応しており、1日あたり10万サンプル以上の超高速HTSが実施可能です。

細胞内シグナル変動の経時的検出

多様な検出技術

イオンチャネルやトランスポーターは、以前は簡便でハイスループット化された評価系が確立されておらず、HTSには不向きな標的でした。しかし、近年では種々のハイスループット化された評価系が確立されたことで、これらの標的を対象とした研究が盛んになっています。DISCユニットで使用するFDSS(Functional Drug Screening System) 7000EXは、細胞内イオン (Ca2+, Na+, H+等)変化、膜電位変化、トランスポーターの基質の取り込みなど細胞内のシグナル変動を光学的・経時的に検出することができます。本システムは、1536-wellのマイクロプレートにも対応しているため、細胞系のHTSでも高速処理が可能です。

細胞イメージング解析

多様な検出技術

細胞イメージング解析では、取得した画像をコンピューター解析することで、細胞内で起こる複数のレスポンスを同時にかつ客観的に検出することができます。特に、フェノタイプスクリーニングでは、その活用が期待される測定技術です。DISCユニットで使用するOpera Phenixは、細胞内局在化、形態変化、増殖能、タンパク質間相互作用、タンパク質分解機構などを指標とした細胞イメージング解析が、1536-wellマイクロプレートで実施可能です。

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