高通量筛选(HTS)在药物发现中的意义

在一项新药诞生之前，它可能要从数百万种候选分子中脱颖而出。这个过程，如同在大海中打捞出唯一一颗珍珠，而支撑这一奇迹发生的技术之一，正是高通量筛选（High-throughput Screening, HTS）。作为现代药物发现流程的起点，HTS 已不仅仅是一种“快速筛选”工具，更是推动靶点验证、机制解析、个体化用药深入发展的核心引擎。

 

一、什么是高通量筛选？

高通量筛选是一种基于自动化平台，在微孔板体系（如96、384、1536孔）中对大量化合物、RNA片段、蛋白或天然产物进行生物活性测试的技术。

它的主要特征包括：

（1）高自动化：机械臂、液体工作站和读板仪构建无人工干预的连续实验流程

（2）小体积、多样本：大幅降低试剂成本，支持一次性处理数千至数百万种样本

（3）高可重复性与标准化：便于数据对比、建模与统计分析

在HTS平台的支持下，研究人员可以在数天之内完成原本需要几个月才能完成的药效初筛工作。

 

二、高通量筛选在药物发现流程中的关键作用

在现代新药开发路径中，HTS几乎出现在最前沿的关键节点。它的核心意义体现在以下几个方面：

1、识别活性分子（Hit Identification）

HTS 的第一步价值，是从海量化合物中筛选出对特定靶标或细胞模型有显著生物学作用的“hit”。
这一步为后续的先导化合物优化奠定了基础。

 

2、支持先导化合物优化（Lead Optimization）

命中分子往往不是最终药物。借助HTS平台，可以进一步比较结构类似分子在不同参数（IC50、毒性、稳定性）上的表现，进行结构活性关系（SAR）分析。

 

3、药物作用机制与脱靶效应解析

结合基因编辑、蛋白组学、代谢组等手段，HTS 不仅可找出“有效”的分子，也能帮助研究“为什么有效”或“为何有毒”，为靶点确认与副作用预测提供数据支持。

 

三、不同模型系统下的HTS策略

高通量筛选并非一种单一模式，它可以灵活适配不同层级的模型体系：

1、细胞水平筛选

最为广泛使用，包括细胞增殖、毒性、炎症反应、通路激活等。常用荧光、发光、ELISA等检测方式。

 

2、分子靶标水平筛选

如基于受体-配体结合、酶活性变化的筛选，适用于精准靶向药物开发。

 

3、模拟体内环境的筛选

如斑马鱼胚胎、类器官或共培养体系，可用于多器官毒性评估、药效验证、药代动力学分析。

百泰派克生物科技已构建斑马鱼、3D细胞球、PDOs（患者来源类器官）等多模型高通量平台，支持客户从基础筛选到临床前验证的全流程研发。

 

四、与多组学技术结合：从筛选走向机制解析

HTS 所产生的数据虽然丰富，但若缺乏机制解析支持，仍难实现精准药物开发的深度价值。
为此，越来越多的研究将HTS结果与组学数据相结合，构建从“表型→分子→通路→作用靶点”的闭环：

1、HTS × 蛋白质组学

• 揭示药物处理后细胞中的关键蛋白表达、修饰或互作变化

• 可用于验证Hit分子是否精准激活目标通路

 

2、HTS × 代谢组学

• 探测细胞或类器官代谢状态的改变，判断潜在毒性、代谢靶点

• 常用于能量代谢、脂质稳态、氧化应激相关疾病领域

百泰派克集成质谱平台（Orbitrap LC-MS/MS）与HTS流程，提供“筛选+机制研究+生信分析”一体化解决方案。

 

五、高通量筛选的未来发展趋势

1、高内涵筛选（HCS）崛起

结合高分辨图像与AI识别的高内涵筛选，已成为HTS的重要延伸。它能在同一筛选流程中获得多参数、多时间点、多表型数据，适用于复杂机制研究。

 

2、AI辅助建模与预测

将HTS结果输入机器学习模型，可建立药效预测、毒性风险评估、结构活性推荐系统，提升命中率与研发效率。

 

3、类器官与患者来源模型的应用拓展

新一代HTS将更多融合3D类器官、类脑模型、免疫共培养系统，为药物早期开发带来“近临床”的预测效果。

 

从传统的“试错”模式，到今天的“系统性智能筛选”，高通量筛选正持续推动药物研发流程的变革。它不再只是筛选分子的“工具人”，而是新药发现全过程中的数据入口、机制引导和转化关键。百泰派克生物科技深耕高通量筛选与组学技术融合领域，构建包括细胞模型、斑马鱼、类器官在内的多平台HTS体系，服务覆盖药企研发、基础科研、转化医学多个场景。我们致力于为每一个新药梦想，提供更高效、更可控、更科学的数据支持。

 

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相关服务：

高通量基因敲除技术药物筛选和靶点鉴定