ハイスループット・スクリーニング(HTS)は、大規模な化合物ライブラリーから潜在的な薬剤候補を迅速にテストし、同定するために創薬で使用されるプロセスである。HTSのプロセスは、いくつかのステップに分けることができる:
ターゲットの同定と検証: 最初のステップは、研究対象の疾患に関連するタンパク質や酵素などの生物学的標的を特定し、検証することである。このターゲットは十分に特性化されている必要があり、疾患プロセスにおけるその役割も理解されている必要があります。
アッセイ開発: ターゲットとライブラリ内の化合物との相互作用を調べるためのアッセイを設計する。アッセイは、感度が高く、特異的で、多数の化合物に対して再現性のある結果を出すのに十分な堅牢性を持つ必要がある。アッセイには、生化学的アッセイ、セルベースアッセイ、生物物理学的アッセイなど、ターゲットや求める読み取りに応じていくつかのタイプがある。
化合物ライブラリーの選択 スクリーニングのために、多様で代表的な化合物ライブラリーが選択される。このライブラリーは、薬物様特性を持つ構造的に多様な化合物を多数含んでいる必要があり、ターゲットやスクリーニング戦略に応じて、低分子化合物と生物学的製剤の両方を含むことができる。
化合物の調製 ライブラリから化合物をスクリーニングに適した形式と濃度で調製する。このステップでは、通常、自動リキッドハンドリングシステムを使用して化合物プレートを作成し、アッセイに使用します。
ハイスループット・スクリーニング: 調製された化合物プレートは、多数のサンプルを迅速に処理するため、自動化されたロボットシステムを用いてアッセイでテストされます。スクリーニングの結果、ターゲットに対する各化合物の活性や反応を示すデータセットが得られる。
データ解析 HTSで得られたデータを解析し、ターゲットに対して望ましい効果を示す化合物(ヒット化合物)を特定します。この段階では、データのパターンや傾向を特定し、偽陽性や偽陰性を除去するために、計算機による手法や統計解析が行われます。
ヒットの検証・確認 同定されたヒットは、二次アッセイや直交法を用いて、その活性を検証・確認する。このステップでは、偽陽性を排除し、最も有望な化合物を優先的に評価することができます。
ヒット化合物をリード化合物に最適化します: 確認されたヒット化合物は、化学修飾や構造活性相関(SAR)研究によってさらに最適化されます。このステップでは、化合物の効力、選択性、薬物動態特性を向上させ、さらなる開発のためのリード候補化合物を創出することを目的としています。
リード化合物の最適化と前臨床評価 最適化されたリード化合物は、有効性、安全性、薬物動態に関する残された問題を解決するために、さらなる試験と最適化が行われます。成功すれば、リード化合物は前臨床試験に進み、最終的には臨床試験に進みます。
HTSプロセスは創薬に不可欠な要素であり、研究者は大量の化合物ライブラリーから潜在的な薬剤候補を迅速に特定し、最適化することができます。自動化、ロボット化、計算手法の進歩により、より効率的かつ効果的にHTSを実施することが可能となり、創薬プロセスの加速が期待されています。