是创新药物研究的关键，目前药物 数据，以计算机对实验数据进行分
筛选模型已经从传统的整体动物、 析处理，同一时间对数以千万份样
器官和组织水平发展到细胞和分子 品进行检测并以相应的数据库支持
水平。创新药物的发现都离不开采 整体系运转的技术体系。
用适当的药物作用靶点对大量化合
物样品进行筛选，而且筛选规模越 大，发现新药的机会就越多。随着 计算机技术、生物芯片、蛋白质组学、
指 受 体 与 放 射 性 配 体 结 合 模 离子通道等靶点。
工的“天然产物”，也是近年来药 型。究 热 点 和 重 要 包括检测功能反应、第二信使生成 2.2.2 细胞水平药物筛选模型
手段之一。
和标记配体与受体相互作用等不同
观 察 被 筛 样 品 对 细 胞 的 作 用，
1 高通量药物筛选技术的 研究现状
组合化学等的发展，高通量药物筛
高通量药物筛选技术是 20 世纪
选技术应运而生。高通量筛选体系 后期发展起来的新药发现技术，至
作者简介
吴慧，女，医学硕士，馆员，主要从 事医药信息情报研究。
E-mail：hwu01@ Tel：021-50806600-1319 通讯地址：上海市浦东新区祖冲之路 555号中科院上海药物所图情室（201203）
方法
方法是根据药物作用靶点与药物
①贝类动物毒素的高通量筛选，
光学测定技术 近年来，美国、
小 分 子 结 合 的 原 理， 通 过 结 构 模 其作用靶为 Na+ 通道上的蛤蚌毒素 英国的研究人员在高通量筛选检测
拟、 立 体 结 构 对 接、 分 子 间 能 量 结合位点，用放射性配体进行竞争 中，努力进行了光学测定方法的研
初筛，结合其他资料列出优选先导
识别不同层面的干扰 FOXO 信号的
化合物，再借助体外毒性筛选方法
小分子。
2.4.2 药代动力学研究
进行筛选。目前体外高通量毒性筛
多功能微板检测系统 由西安交
一个候选化合物不仅要有较高 选方法发展很快，检测内容包括细
通大学药学院研制的 1536 孔板高通 的体外活性，还应具有理想的药动 胞 存 活、 膜 完 整 性、P450 酶 诱 导、
美国华盛顿大学
62
百时美施贵宝公司
55
2 高通量药物筛选技术进展①
葛兰素史克公司
54
诺华生医研究中心
54
美国威斯康辛大学
54
2.1 高通量筛选技术体系
美国加州大学伯克利分校
52
2.1.1 化合物样品库
加拿大多伦多大学
51
化合 物 样 品 主 要 有 人 工 合 成
默克公司
50
90 生物产业技术 2010.01 (1月).
screening，HTS） 技 术 是 指 以 分 子 对化合物生物活性的筛选速度已经 筛选的文献有 8769 篇（数据库更新
水平和细胞水平的实验方法为基础， 达到每日筛选数万甚至数十万样品， 日期为 2009 年 3 月 21 日，参见图 1）。
以微板形式作为实验工具载体，以 使药物发现的方式方法和理论都产
（功能性药物筛选系统），来开发一 应用放射性测定法，特别是亲和闪
2.1.3 检测系统
项 快 速、 可 靠 的 细 胞 为 基 础 的 高 烁（SPA）检测方法，使在 96 孔板
检测系统一般采用液闪计数器、 化学发光检测计数器、宽谱带分光 光度仪、荧光光度仪以及闪烁亲和
通量筛选方法，来检测 a(1G) T 型 Ca2+ 通道。该法可以用来作为一个 筛选以 a(1G) T 型 Ca2+ 通道为靶点
量多功能微板检测系统，是目前国 学性质。许多体外研究认为很有前 caspase-3 活性、基因毒性、胚胎毒
际上先进的高通量检测系统，它可 途的候选化合物均因在体内活性很 性等。体外毒性筛选方法缺陷在于
使筛选量进一步提高。
低甚至无体内活性或具有较大的体 实验体系无器官和组织的相互作用、
微流控芯片模式生物高通量药 内毒性而夭折。缺乏体内活性可能 无完整免疫系统和无血液循环，因
物筛选系统 中国科学院大连化学物 是由于其药动学性质不理想而体内 此这些方法适用于淘汰不良先导化
理研究所以芯片上纳米级高通量液 的毒性则可能是由于其在体内形成 合物⑥。
呈现逐年稳步增长的趋势。论文发 规 化 学 合 成 和 组 合 化 学 合 成 两 种 化合物，扩大了药物发现的范围。
表居前 10 位的国家分别为美国、德 国、 英 国、 日 本、 中 国、 加 拿 大、 法 国、 瑞 士、 意 大 利 和 荷 兰， 其 中 美国有 4440 篇文献，占全部文献的 50.63%， 是 第 二 位 德 国 的 5 倍 多。 中国位居第五位，共发表文献 423 篇（参见图 2）。
计 算、 分 子 相 互 作 用 力 的 预 测 等 性结合试验考察受试样品 ；②用酵 究，建立了大量的非同位素标记测
手 段， 寻 找 能 够 与 特 定 药 物 作 用 母双杂交的方法高通量筛选干扰 N 定法，如用分光光度检测法筛选蛋
靶 点 相 互 作 用 的 小 分 子 结 构， 为 药 物 研 究 的 对 象。 该 项 技 术 具 有 工 作 成 本 低、 需 要 工 作 人 员 少 和
从图 1 中可以看出，全球高通
图1 1986～2009年Web of Science数据库高通量药物筛选技术文献量变化情况
文献量 / 篇
1400 1200 1000
1291 1211
1080 1007 918
800
734
656
600
479
393
400
293
208
217
200
19
146 4 13 13 31 65
物的基本作用机制。
靶点、功能蛋白质、基因表达的变 离子流及测定细胞内 pH 值和细胞
2010.01 (1月). 生物产业技术 91
投稿
内钠离子流等，是非常理想的一种 初是用于药物机理研究的，用于探 2.4.3 药物体外毒性筛选
高效检测方法。
讨药物作用的分子靶点和作用途径，
投稿
图2 1986～2009年Web of Science数据库全球各国高通量药物筛选技术文献量情况（前15名）
文献量 / 篇
5000 4440
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500 1000 500
0
886 752 502 423 333 330 325 225 225 173 164 11040 125
国 国国 本 国 大 国 士 利 兰 国 典 亚 牙 时
美 德英 日 中 拿 法 瑞 大 荷 韩 瑞 利 班 利
加
意
大西 比
澳
国家
量药物筛选技术的文献自 1986 年的 和 从 天 然 产 物 中 分 离 纯 化 两 个 来 方 法。 近 年 来， 组 合 化 学 的 发 展
1 篇 增 长 到 2008 年 的 1291 篇， 且 源。 其 中， 人 工 合 成 又 可 分 为 常 为 高 通 量 药 物 筛 选 提 供 了 大 量 的
型钙通道 b3 亚单位与 a1b 亚单位相 互作用的小分子，寻找新型 Ca2+ 通 道 拮 抗 剂 ；③ Kim ③ 等 将 HEK293/
白酪氨酸激酶抑制剂、组织纤溶酶 原激活剂等，均获得成功。
放射性检测技术 美国学者
自动化程度高等特点。
a(1G)/ Kir2.1 细胞应用到 FDSS6000 Ganie SM 在高通量药物筛选研究中
上进行的样本量实验得到发展。该 方法灵敏度高、特异性强，促进了 高通量药物筛选的实现，但存在环
分析（SPA）等检测方法。
的化合物的主要方法，并有助于开 境污染问题。
发针对其他类型离子通道的高通量
荧光检测技术 美国学者
2.2 高通量筛选模型
筛选方法。
GiulianokA 研 究 认 为， 采 用 FLIPR
高通量药物筛选技术进展及 新药开发策略
投稿
吴 慧 于建荣 （中国科学院上海药物研究所，上海，201203）
doi:10.3969/j.issn.1674-0319. 2010.01.011
新药研发过程中，通过筛选而 自动化操作系统执行试验过程，以
获得具有生物活性的先导化合物， 灵敏快速的检测仪器采集实验结果
由于新药研发过程中广泛采用
独立的荧光素酶报告检测和荧 因此，高通量药物筛选模型不仅可 体外药物代谢和代谢动力学研究技
光迁移检测已成功地用于发现几个 以用于发现新药，也可用于药物研 术，毒性已成为新药开发过程中淘
分 子 药 物 靶 点。 Fabian ④ 等 开 发 了 究。随着人类功能基因组学、分子 汰率高的一个主要原因。因此，尽
投 稿
高通量药物筛选技术进展及 新药开发策略
组 合 生 物 合 成 是 近 年 来 提 出 的 新 2.2.1 分子水平的药物筛选模型
化、生物活性成分等不断发现，为
方 法， 包 括 组 合 生 物 合 成 和 组 合 （1）受体筛选模型
药物筛选提供了大量新的受体、酶、
催化合成，这项技术可以产生人
常用的筛选模型都在分子水平
近年来分子生物学技术和细胞 （fluor ometrici-maging readet） 荧 光
和细胞水平，观察的是药物与分子 生物学技术的快速发展，分子药理 检测法，可在短时间内同时测定荧
靶点的相互作用，能够直接认识药 学研究也不断深入，新的药物作用 光的强度和变化，对测定细胞内钙
表1 1986～2009年Web of Science数据库全球研究机构高通量药物 筛选技术文献量情况（前20名）
研究机构 美国哈佛大学 中国科学院 默克实验室 麻省理工学院