本发明专利技术涉及高速的基于拉曼分析的多药物高速筛选装置。通过使用将拉曼信号增强1012倍的核-间隙-壳纳米粒子，根据本发明专利技术的筛选装置能够容易地检测拉曼信号；由于其所使用的物质互不干扰且拉曼光谱具有尖峰，可以多重检测拉曼信号的拉曼光谱，所述筛选装置具有高度可再现性。此外，由于可使用CCD相机而非扫描仪作为检测器，所述筛选装置可对药物进行高速多重筛选，而不需要样品内分子间的移动。此外，由于可包被多种颜色(5种颜色以上)，所述筛选装置可效用于筛选多种药物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及高速的基于拉曼分析的多药物高速筛选装置。通过使用将拉曼信号增强1012倍的核-间隙-壳纳米粒子，根据本专利技术的筛选装置能够容易地检测拉曼信号；由于其所使用的物质互不干扰且拉曼光谱具有尖峰，可以多重检测拉曼信号的拉曼光谱，所述筛选装置具有高度可再现性。此外，由于可使用CCD相机而非扫描仪作为检测器，所述筛选装置可对药物进行高速多重筛选，而不需要样品内分子间的移动。此外，由于可包被多种颜色(5种颜色以上)，所述筛选装置可效用于筛选多种药物。【专利说明】高速的基于拉曼分析的多药物高速筛选装置
本专利技术涉及用于高速筛选多种药物的基于拉曼分析的装置。
技术介绍
药物开发是需要大量时间和资金投入的国家级高层战略进程，所投入的时间超过10年，所投入的资金则超过8亿美元。发达的社会基础设施对于药物开发也是必需的。宽泛而言，药物开发过程可分为:通过基础研究发现药物靶标、通过化合物筛选选择有效的前导物质、确定候选药物、通过前临床工作/ I期临床阶段的临床研究、以及通过II期临床阶段和III期临床阶段的商业化。迄今为止，伴随着自人类基因组计划以来研究对象的稳步扩增，发现的作为药物靶标的总共35，000个基因中，约有500个正被用于药物开发的研究。一旦选定药物靶标，即需考虑开发最合适有效的筛选方法。筛选方法可分为体外(in vitro)分析和基于细胞的分析。主要的制药公司拥有从数万到数亿典型库容量的化合物作为筛选靶标，所使用的如此大量的化合物来源于早期筛选阶段。这种筛选过程的巨大花费引起致力于设计有效的筛选方法，并开发高速且最为精简的设备和试剂，以实现在尽可能短的时间内筛选尽可能多的化合物。用于多种化合物的筛选过程必须工艺简单并具有高度可再现性。当药物靶标是酶时，由于已建立大量筛选方法和试剂，可使用相对简单的方法。然而，由于大部分发生在细胞内的生物过程与蛋白的相互作用有关，基于蛋白相互作用的筛选方法在用于开发前导化合物的分析方法中最为有效。这样的筛选方法被看好的理由如下:蛋白的功能与其在体内与另一蛋白相互作用时一致；基因和蛋白表达的改变、细胞内定位的改变、和/或通过翻译后修饰引起的结构改变引起蛋白间相互作用的改变，继而引起细胞内代谢活动和信号通路的活性和调控的改变；基因突变导致的蛋白相互作用异常直接引发疾病。检测蛋白间相互作用的技术包括FRET (荧光共振能量转移)、BRET (生物发光共振能量转移)和FP (荧光偏振)，在可使用此类技术的装置方面也取得了技术进步。近年来，引入了使用自动化高分辨率显微镜的HCS (高内涵筛选，high-content screening),由此,将细胞与化学物质在多孔板(如96孔板、384孔板等)中孵育后，可快速地以定量的方式观测与细胞内蛋白的定量变化和转运相关的现象。相比于使用传统的酶检测方法或报告系统获得的简单信息(例如对于酶活、启动子强度、蛋白水平等方面的信息)，由于HCS能够对难以使用传统方法大规模筛选的生物参数(如蛋白相互作用、Ca++流等)进行定量分析，HCS现已上升为世界顶级的制药公司或研究机构最感兴趣的生物学研究方法。典型地，药物筛选的程序包括:制备化合物份(aliquots)、稀释、与筛选组分混合、孵育并检测、分析筛选数据并报告结果。将高通量筛选(以下称为HTS)系统用于快速进行这样的一系列步骤。已知先进的制药公司拥有由数以亿计的不同化合物组成的化合物库，一旦发现新的药物靶标，公司即利用HTS系统在化合物库中针对药物靶标进行筛选。由此，目前为止，主要的制药公司积累了数以亿计的化合物在生物活性方面的庞大数据。为针对数以千计的药物靶标更快更有效地对化合物库进行筛选，需要能够执行各种功能的曲线拟合工具，所述功能包括QC功能、重叠数据的纠错、相对活性活性)的计算、以及生化指标(如IC5t^Ki以及Km)的提取。在这方面，需要能够通过一次筛选过程生成大量数据的HTS。这项旨在克服传统技术中的问题的新技术，其设计本质上为通过自动化大规模随机评估制备的化合物，并能够与自动化制备新材料(CCL)、分子设计和系统化信息管理相关联，尽可能地缩短确定候选药物的时间。能够每天筛选超过10，000种不同化合物的HTS的先决条件总结如下:(I)快速:考虑到具有更高的筛选速度，HTS能够筛选更大数量的化合物，由此能够在更短的时间内、以更低的费用完成执行。(2)费用:筛选过程中使用的试剂构成了总筛选费用的大部分。有必要采取资金节省的措施。(3)小型化:小型化不仅是削减试剂费用的最好措施之一，也可减少执行筛选过程的时间。此外，还能够节约用于设备的实验室空间。(4)自动化:自动化增加了结果的可再现性以及筛选速度。特别是能够在降低试验误差方面发挥重要作用。(5)筛选灵敏度:检测方法的灵敏度直接关系到样品的用量。由于在较低灵敏度的情况下筛选样品需要更长的时间，高灵敏度是必须的。(6)非放射性方法:迄今为止开发的高达50%的HTS方法使用放射性物质。然而，放射性物质产生需对其特别小心的废料，由此在空间、时间和费用方面不利。(7)简单化:由于以过滤、分离、洗涤、区别(distinction)和固态提取进行操作的方法需要附加费用和程序，筛选过程应尽可能地简化为在液体状态。制药公司在开发化合物的化学方法和HTS技术中做出了巨大投入。结果是，候选药物数量激增。其后，经过初筛过程(靶标的发现及评价，以及候选物的发掘)发掘的候选物经受第二轮筛选过程(候选物的优化)，这一过程的产率远低于初筛过程。初筛过程和第二轮筛选过程中产率的差别引发新药开发中明显的瓶颈现象。因此，将第二轮筛选的效率提高至与初筛过程相一致的水平、而不损害第二轮筛选生成的数据的质量，是对新药开发全程的重要挑战。高内涵筛选(HCS)可定义为“基于高时空分辨荧光图像的用于功能性地复合筛选活细胞内多种靶标的技术”。HCS的基本技术包括:基于细胞的分析、具有高时空分辨率的活细胞实时荧光成 像以及高速高内涵的自动分析。HCS分析仪的代表是图1中示出的Perkin-Elmer 的 Opera 系统。由Opera系统获得的典型细胞分析数据如图2所示。在这方面，首先，在视野中获得数十个聚集细胞的图像，细胞核和细胞壁在图像中得以区分；在这一过程中，在程序中移除某些细胞的图像而保留有意义的细胞图像。最后，获得如图2所示的双色图像。迄今为止,高内涵筛选技术基于荧光分析。然而荧光分析中使用的荧光标记荧光强度减弱(光漂白)；并且，由于激发光具有很窄的波长范围而荧光具有很宽的波长范围，不同荧光标记间出现干扰。此外，可用的荧光物质数量极其有限。因此，需要新的高速高效的药物筛选方法，所述方法具有尖锐的谱峰且不引起荧光物质相互干扰，由此允许多种药物的检测。近几年,拉曼光谱法(Raman spectroscopy)引起广泛关注。其中，表面增强拉曼散射(SERS)是一种利用如下现象的光谱法:在金属纳米结构(如金或银纳米粒子)的粗糙化表面吸附分子时，相比于普通拉曼信号，拉曼散射的强度显著增加至IO6-1O8倍的水平。当光穿过透明介质，介质的分子或原子散射光。在这方面，一小部分光子发生非弹性散射，被称为拉曼散射。例如，一部分入射光子与分子以这样的方式反应获得能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用表面增强拉曼散射的多药物高速筛选装置，所述装置包含：用于将光源的光引入显微镜的激发模块，所述激发模块由透镜、反射镜和针孔组成；用于获取样品图像的显微镜模块，所述显微镜模块包含：用于控制样品位置的运动控制器、由一个以上的拉曼滤光器组成的滤过单元、以及用于顺序接收通过所述滤过单元的光束的检测器，其中，所述滤过单元用于对样品被光源的激发光照射时由所述样品所散射的光进行拉曼波长滤过；以及图像处理模块，所述图像处理模块用于将从含有样品的位点处获得的一组图像进行颜色编码以生成细胞或组织的图像，并用于显示所述细胞或组织的图像，其中，所述位点由所述运动控制器定位。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐宁德，全基锡，金亨敏，李康宅，陈升民，南相焕，裵闰美，李惠媚，李庚姬，朴孝善，金必焕，
申请(专利权)人：韩国化学研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR
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