高通量藥物篩選與創(chuàng)新藥物研究李佳國家新藥篩選中心

1、高通量藥物篩選與創(chuàng)新藥物研究,中國科學(xué)院上海藥物研究所國家新藥篩選中心李佳,內(nèi)容,高通量藥物篩選：模型建立、化合物制備、自動化、數(shù)據(jù)處理我國高通量藥物篩選的現(xiàn)狀我們在高通量藥物篩選與創(chuàng)新藥物研究方面的策略：組合篩選模型體系、分子家族篩選模型體系、化學(xué)生物學(xué)方法研究活性化合物作用機(jī)制我們在高通量藥物篩選與創(chuàng)新藥物研究方面的研究實(shí)例,化合物資源,藥物發(fā)現(xiàn)DRUG DISCOVERY,藥物開發(fā)DRUG DEVELOPMEN

2、T,1. 臨床前研究2. 臨床研究,藥物候選化合物,,,1.藥物先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)2.藥物先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,新藥研究的兩個階段,分子生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)基因組學(xué)蛋白組學(xué),生物信息學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)計算機(jī)輔助藥物設(shè)計藥物化學(xué),高通量篩選技術(shù),天然產(chǎn)物化學(xué)合成組合化學(xué),化合物庫,篩選模型,結(jié)構(gòu)優(yōu)化,先導(dǎo)化合物,篩選,,,,,—藥物發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)—高新技術(shù)集中的焦點(diǎn),高通量篩選（HTS）,運(yùn)用自動化的篩選系統(tǒng)在短時間內(nèi)、在特定

3、的篩選模型上完成數(shù)以千計，甚至萬計化合物樣品的活性測試。一般而言，日篩選能力應(yīng)在10000次以上方可以稱為高通量篩選。,The Evolution of HTS,高通量篩選,快速----每天篩選上萬藥次微量----篩選樣品需要量為微克級靈敏----準(zhǔn)確判斷篩選樣品的活性和選擇性經(jīng)濟(jì)----篩選費(fèi)用低,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

4、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,常規(guī)篩選,,高通量篩選,常規(guī)篩選和高通量篩選,高通量篩選的四個要素,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,樣品制備,自動化,HTS,模型建立,數(shù)據(jù)處理,要素一：高通量篩選模型建立,針對某一特定靶點(diǎn)，設(shè)計一種生物活性檢測方法并使之適用于高通量篩選。,選擇高通量篩選的靶點(diǎn),來源于基礎(chǔ)科學(xué)對于一

5、種疾病進(jìn)行細(xì)致研究后的理解和發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這些結(jié)果，我們可以選擇其中關(guān)鍵的生物效應(yīng)環(huán)節(jié)進(jìn)行干預(yù)。這些靶點(diǎn)包括受體、酶、激素、因子、離子通道和蛋白間的相互作用等。,Current Drug Targets,Membrane Receptors45%Enzymes28%Hormones and Factors11%Ion Channels5%DNA2%Nuclear Receptors2%Unknown7%N =

6、483 J. Drews, Science (2000) 287:1962,靶點(diǎn)確證,Expression phenotype ?Mutant ?Antisense treatment ?Antibody treatment ?RNAi ?Knockout / knockin ?Inhibitor treatment ?,,,,,克隆PCR、RT-PCR方法從cDNA文庫、EST克隆、組織和細(xì)胞的總RNA中得到關(guān)鍵靶

7、基因,亞克隆大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)酵母表達(dá)系統(tǒng)昆蟲表達(dá)系統(tǒng),大規(guī)模表達(dá)、純化、復(fù)性，得到純凈重組蛋白,,,,時間,光吸收,,,,E412nm =13,600 M-1cm-1,,檢測方法的確定、優(yōu)化及高通量篩選模型的建立,分子水平篩選模型建立流程,模型設(shè)計,體外生化檢測通常通過體外生化檢測方法進(jìn)行篩選的靶點(diǎn)包括酶、受體、蛋白與蛋白的相互作用等細(xì)胞水平的檢測主要用于信號傳導(dǎo)通路相關(guān)的靶點(diǎn)（包括受體、離子通道）以及為發(fā)現(xiàn)抗生素設(shè)計的篩選

8、模型通過顯色反應(yīng)、熒光、化學(xué)發(fā)光以及同位素檢測技術(shù)測量生物反應(yīng)的終點(diǎn)。,體外生化檢測,顯色反應(yīng)(Photometry),顯色反應(yīng)方法檢測MetAP活性,顯色反應(yīng)方法檢測MetAP活性,熒光強(qiáng)度(Fluorescence Intensity),7-amino-4-methylcoumarin,rhodamine 110,resorufin,Fluorogenic Peptide Substrate,熒光偏振(Fluorescenc

9、e Polarization),FP,Theoretical FP Behavior of a Series of Fluorescent DyesAs a Function of MW,尺寸變化,IMAP,Protein-DNA Binding FP HTS,Ser/Th Kinase Competitive FP Assay,熒光共振能轉(zhuǎn)移(FRET),熒光共振能轉(zhuǎn)移是指供體受激發(fā)后不發(fā)射出光子而將激發(fā)的能量轉(zhuǎn)移到受體的現(xiàn)象。這種

10、方法可檢測生理狀態(tài)下相互作用分子間的距離。產(chǎn)生FRET需要滿足三個條件：供體和受體間距離接近（10~100埃）；供體的發(fā)射光譜與受體的激發(fā)光譜必須有重疊；供體和受體之間遷移偶極子的方向必須平行。,Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET),Donor,Acceptor,,,,熒光共振能轉(zhuǎn)移,在大多數(shù)情況下，供體與受體標(biāo)記的熒光染料是不同的，供體的熒光會因?yàn)槭荏w的存在而發(fā)生淬滅。一般熒光素和

11、四甲基羅丹明（tetramethylrhodamine）之間發(fā)生50%有效能量轉(zhuǎn)移所需距離為55 埃，EDANS和DABCYL之間為33埃，EDANS和熒光素之間為46埃。FRET主要用于淬滅分析或與淬滅相關(guān)的分析。,Fluorogenic (Quenched) Substrate,FRET,Example of use of FRET in a protease assayMatayoshi et al., Science 247

12、954 (1990),時間分辨熒光共振能傳遞（Time Resolved FRET）,LANCE Assay for Kinase,LANCE Assay for Transferase and Nuclear receptor,LANCE Assay for Protease and Helicase,AlphaScreen,AlphaScreen for PIP3,AlphaScreen for cAMP,,BRET,閃爍親近檢

13、測法(Scintillation Proximity Assay, SPA),FlashPlate - SPA without Beads,Bind ReceptorOr Target toPlate,RadiolabeledTracer andSample added,Only boundTracer isMeasured,,,常用的蛋白水解酶檢測方法,常用的蛋白水解酶檢測方法,常用的激酶檢測方法,常用的磷酸酯酶檢測方法

14、,以酶為靶點(diǎn),以酶為靶點(diǎn)進(jìn)行的高通量篩選的優(yōu)化及標(biāo)準(zhǔn)化涉及以下幾個步驟：確定反應(yīng)條件（如緩沖液、pH、溫度）天然或合成的底物的確定酶動力學(xué)信號窗口的評價對已知抑制劑的反應(yīng)情況底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物后，分別使用顯色反應(yīng)、熒光或放射性化學(xué)的方法等。適用的靶點(diǎn)不僅包括蛋白酶、激酶和磷酸酯酶，也包括其它酶類，如DNA連接酶和解旋酶。,細(xì)胞水平檢測,熒光成像檢測(FLIPR),貼壁細(xì)胞或懸浮細(xì)胞中Fluo-3的熒光強(qiáng)度，間接反映鈣離子的濃度。

15、在FLIPR實(shí)驗(yàn)中，可以用96孔或384孔板對多個樣品同時檢測，測定熒光強(qiáng)度的過程僅需1秒?？蛇M(jìn)行鈣離子內(nèi)流的動力學(xué)檢測。,FLIPR functional screening assay,,,,,,L,GTP,GDP,?,,PLC,inositol phosphates,,,,Ca2+,,Fluorescentdye,+,,fluorescent signal,報告基因,報告基因受一個可誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控，從而響應(yīng)受體的活動，并指導(dǎo)

16、報告蛋白的合成。對應(yīng)不同的細(xì)胞株，可有多種報告基因和載體可供選擇。常用的有螢火蟲熒光素酶(luciferase)、分泌型堿性磷酸酯酶(secreted alakaline phosphatase, SEAP)、氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶(chloramiphenicol acetyltransferase, CAT)、?-半乳糖苷酶(?-galactosidase)、?-內(nèi)酰胺酶和綠色熒光蛋白(GFP)。,,Reporter Gene,Bait

17、Protein,BindingDomain,Prey Protein,ActivationDomain,Two hybrid proteins are generated with transcription factor domainsBoth fusions are expressed in a yeast cell that carries a reporter gene whose expression is unde

18、r the control of binding sites for the DNA-binding domain,The Two-Hybrid System,,Reporter Gene,BaitProtein,BindingDomain,Prey Protein,ActivationDomain,Reporter mRNA,Reporter mRNA,Reporter mRNA,Reporter mRNA,Reporter

19、mRNA,The Two-Hybrid System,Interaction of bait and prey proteins localizes the activation domain to the reporter gene, thus activating transcription. Since the reporter gene typically codes for a survival factor, yeast

20、colonies will grow only when an interaction occurs.,Quantum dots,Invitrogen 公司的Qdot技術(shù)Quantum dots 是一種與蛋白質(zhì)尺寸相當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料，具有獨(dú)特的熒光特性。已成為篩選藥物的有利工具。熒光持續(xù)時間時間長，適合時間分辨檢測。顏色多樣，在同一激發(fā)波下，不同尺寸的微利可發(fā)出多種激發(fā)光，加上其表面可以耦聯(lián)多種生物分子，可同時標(biāo)記多個靶點(diǎn)。安全：

21、細(xì)胞毒性低，可用于活細(xì)胞或者體內(nèi)研究。,Qdot的結(jié)構(gòu),High Content Screening,High Content Screening,CellomicsArrayScanKineticScan Molecular DevicesDiscovery-1,Visualize and analyze cell populationsIdentify sub-cellular protein localizationP

22、erform multi-parameter analysis,Live cell assays to detect translocation of signaling proteins:primary screeninglead profilingPathway screening for functional effect, rather than specific mode of action (e.g.: in vitr

23、o binding, catalytic activity).Modulation of protein translocation is an alternative to inhibition of catalytic activity: protein translocation modulators.,Translocation Assay,Protein Translocation is Essential for Intr

24、acellular Signaling,,The PKB/Akt Pathway,,,Greater Selectivity with Translocation Modulators,‘Active Site’ inhibitors often lack specificity and selectivity ? unwanted side effects. Many signalling proteins with very di

25、fferent functions share similar active sites - e.g. Protein Kinase C family.,ATP and Substrate binding sites,X,X,X,PKC catalytic inhibitors all act on ATP-binding site,Other binding sites could be targets for specific, s

26、elective inhibitors.,GFP Fusion Proteins for Detecting Translocations,,Make stable, transfected cell lines.Quantify intracellular translocations of target in high throughput.,Membrane to Cytoplasm Translocation,Target:

27、 PLCδ-PH domainHost cell type: CHO-hIRStimulation: ATPTimescale: 5-20 sec,Cytoplasm to Nucleus Translocation,Target: Erk1Host cell type: HeLaStimulation: FCS / hEGFTimescale: ~10 min,Vesicle to Plasma Membr

28、ane Translocation,Target: GLUT4Host cell type: CHO-hIRStimulation: InsulinTimescale: ~20 min,A human GLUT4 assay in Xcellsyz Ltd. conditionally immortalized human fat and muscle cell lines is under development.,Cy

29、toplasm to Membrane Translocation,Target: Akt1 / PKBaHost cell type: CHO-hIRStimulation: IGF-1 / insulinTimescale: ~5 min,Assay read on IN Cell Analyzer with the Membrane Spot Analysis Module (MSPO).,要素二：化合物樣品庫制備,

30、結(jié)構(gòu)多樣性（Chemical diversity） 類藥性（Drug-like),Lipinski規(guī)則,MW < 500ClogP < 5H bond donors < 5H bond acceptors < 10,Properties of an “Average” Drug,Undesirable Compounds,UnstableReactiveMichael acceptorToxicL

31、iquidGeneral metal chelatorPolyaromaticmetallocompound,篩選樣品來源,傳統(tǒng)化學(xué)合成、分離合成化合物分離的天然產(chǎn)物純化合物和粗提物、有效部位組合化學(xué)合成從化合物數(shù)量和結(jié)構(gòu)多樣性上，充實(shí)供篩選的化合物庫與其他機(jī)構(gòu)的合作、交換或購買,傳統(tǒng)化學(xué)合成和分離,單個合成、分步純化 一個化學(xué)工作者一年合成化合物的數(shù)量從不足一百個特點(diǎn)：數(shù)量相對較少，但各化合物相關(guān)數(shù)據(jù)全，質(zhì)量較高

32、對特定的靶點(diǎn)SAR明確，對一個全新靶點(diǎn)，這些知識有助于產(chǎn)生新的先導(dǎo)化合物,組合化學(xué),通過各反應(yīng)單體之間的不同組合方式，在短時間內(nèi)生成大量的化合物（純的單一化合物或單一化合物的混合物）供醫(yī)藥研究或其他用途。如圖示：,特點(diǎn)：化合物數(shù)量大，相對結(jié)構(gòu)多樣性易于設(shè)計、合成---100,000 compounds (and more!) in a year with a few chemists and automationSAR的產(chǎn)生D

33、rug-like？,組合化學(xué),發(fā)掘天然產(chǎn)物資源,大自然是另外一個能提供具有結(jié)構(gòu)多樣性小分子有機(jī)化合物的主要來源。經(jīng)典方法---分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定、活性測試---費(fèi)時、效率低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代高通量篩選的需要。這在一定程度上影響了天然產(chǎn)物來源的樣品在近年來的藥物研究中受重視程度。從結(jié)構(gòu)多樣性的角度考慮，大自然可能給予我們的結(jié)構(gòu)多樣性大大高于組合化學(xué)，因而天然產(chǎn)物或天然來源的樣品的重要性不容忽視。這也是現(xiàn)代天然產(chǎn)物化學(xué)研究的新的切入點(diǎn)。

34、,天然化合物庫（Nature Product Pool）,盡管許多天然產(chǎn)物在一些特定生物模型上被篩選過，但至今沒有多少化合物在所有現(xiàn)存的模型上被廣譜篩選過的事實(shí)似乎給我們這樣一種信息：隨著新的藥物篩選模型的不斷涌現(xiàn)，一些已知的天然化合物可能會被發(fā)現(xiàn)具有全新的生物活性。,天然產(chǎn)物對新藥發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的重要性,天然產(chǎn)物，特別是植物中的天然產(chǎn)物作為藥物用途的歷史非常古老，為什么自然界能產(chǎn)生對人體疾病有效的物質(zhì)？為什么20世紀(jì)后半葉對從天然產(chǎn)物尋

35、找新藥失去了興趣？為什么最近制藥企業(yè)又對來源于天然物的先導(dǎo)化合物產(chǎn)生了興趣？,為什么自然界能產(chǎn)生對人體疾病有效的物質(zhì)？,化學(xué)家和生物化學(xué)家對次級代謝產(chǎn)物（所有非蛋白天然產(chǎn)物）的產(chǎn)生提出了六種主要的假設(shè)，Haslam歸納如下：1）次級代謝產(chǎn)物是無特定生理功能的單純排泄物；2）次級代謝產(chǎn)物曾經(jīng)起過功能代謝作用，但目前其作用已失去；3）次級代謝產(chǎn)物是所有體內(nèi)變化的產(chǎn)物，在生物體內(nèi)沒有任何真正的作用；4）次級代謝產(chǎn)物是進(jìn)化過程中的一例

36、，在新化合物產(chǎn)生之前，次級代謝物是為了保存進(jìn)化所必需的物質(zhì)而存在；5）次級代謝產(chǎn)物為初級代謝所不需要的酶提供發(fā)揮作用的場所，重要的是次級代謝過程，而不是次級代謝產(chǎn)物；6）次級代謝能產(chǎn)生防御物質(zhì)和其他重要的生理活性物質(zhì)，對生物體的生存具有重要作用。,為什么20世紀(jì)后半葉對從天然產(chǎn)物尋找新藥失去了興趣？,20世紀(jì)70年代末興起的組合化學(xué)的發(fā)展使得短期有效合成上萬個化合物成為可能 ；隨著具有自動化系統(tǒng)的高通量篩選技術(shù)的發(fā)展，每天可以篩選

37、50000個以上的樣品，為組合化學(xué)合成的樣品提供一種快速篩選方法；天然生理活性物質(zhì)分離的復(fù)雜化和大量生物材料獲得不易。,天然產(chǎn)物研究的復(fù)活,天然產(chǎn)物研究的成功天然產(chǎn)物研究的獨(dú)特性新篩選方法的影響,根據(jù)新藥的研發(fā)過程設(shè)計有效的天然產(chǎn)物研究方法,天然材料的獲得和提取有效的篩選方法天然生理活性物質(zhì)的分離快速有效的結(jié)構(gòu)解析方法生物學(xué)的評價天然生理活性物質(zhì)的大量獲得構(gòu)效關(guān)系研究,天然產(chǎn)物或其類似物作為藥品實(shí)例,61% of

38、877 small molecule drugs introduced worldwide during the period 1981-2002 can be traced to, or were inspired by, natural products.,洛伐他汀 (Lovastatin)(HMG-CoA抑制劑）,Compactin:R1=R2=HMevinolin: R1=CH3,R2=HSimvastin: R1=CH

39、3,R2=CH3,Pravastatin,Fluvastatin,Cerivastin,Atorvastin,環(huán)孢菌素A（Cyclosporine A）,真菌Trichoderma polysporum分離,抑制器官移植排異反應(yīng)的免疫抑制劑,紫杉醇,紫杉醇(1, Paclitaxel, Taxol)是從太平洋紅豆杉Taxus brevifolia樹皮中提取分離得到的天然二萜化合物。多西紫杉醇(2, Docetaxel, Taxoter

40、e)是在紫杉醇的結(jié)構(gòu)修飾和改造過程中通過半合成方法得到的。2001年全世界紫杉醇年銷售額在20億美元以上，多西紫杉醇年銷售額達(dá)到10億美元以上。這兩種藥物已經(jīng)成為當(dāng)前，也是歷史上最為暢銷的抗癌藥物。,喜樹堿及其衍生物,Camptothecin R1=R2=R3=HTopotecan R1=H,R2=CH2N(CH3)2,R3=OHIrinotecan R1=CH2CH3,R2=H,R3=(A)9-Aminocamptotheci

41、n R1=R3=H,R2=NH29-Nitrocamptothecin R1=R3=H,R2=NO2,(A),喜樹堿及其衍生物是DNA局所異構(gòu)酶Ⅱ (DNA toposomeraseⅡ 抑制劑。,嗎啡生物堿,Morphine,R=HCodeine,R=CH3,Buprenorphone,活性為Morphine25－50倍，成癮性低于嗎啡。,Pentazocine,活性僅為嗎啡的30％，但成癮性極低,天然產(chǎn)物研究的未來,利用組合化學(xué)

42、合成“非天然的天然物”或“類天然產(chǎn)物庫”,多樣性導(dǎo)向合成 (diversity-oriented synthesis),Galanthamine 四環(huán)骨架化合物庫的建立和分泌途徑抑制劑及高爾基-質(zhì)膜運(yùn)輸抑制劑Secramine A 的發(fā)現(xiàn),Shair M D and Kirchhausen T. Nature chemical biology, 2006, 2: 39-46,2527 compounds were synthesize

43、d,Compound Storage,SolidLong-term storageDMSO solutionLong-term storage (10 year?)Working solutions,Compound plates,Mother PlatesDMSO solutions from vendorsDaughter PlatesDMSO solutions1 mg/mlAssay PlatesAqueou

44、s solutions25 µg/mL compound2.5% DMSO20 µL,,,,80 Compounds,352 Compounds,88 Compounds,Sample management technology,化合物庫是醫(yī)藥公司和研究機(jī)構(gòu)最寶貴的資產(chǎn)。其數(shù)量和質(zhì)量的重要性需要高可靠性的自動化儲存和檢索系統(tǒng)。專業(yè)的樣品管理公司可提供整套的樣品管理產(chǎn)品，包括：自動化的儲存系統(tǒng)大型系統(tǒng)可儲存

45、60,000,000樣品。儲存環(huán)境溫度可達(dá)到-80℃ 。自動化樣品處理設(shè)備樣品稱量、溶解，微孔板間復(fù)制，封膜，Cherry picking。軟件儲存系統(tǒng)控制軟件，樣品管理系統(tǒng)軟件。耗材微孔板，微試管，封膜，Barcode.,Sample management technology,瑞士Tecan公司的樣品自動化儲存系統(tǒng)產(chǎn)品,Click to view the video,REMP Large-size storeTM (L

46、SS),要素三：自動化,自動化技術(shù)的應(yīng)用，提高篩選效率，擺脫人為誤差因素,微孔板（Microplate）,微孔板（Microplate）是許多方法和解決方案的最終決定因素。盡管近年來的芯片技術(shù)發(fā)展很快，但微孔板在生物醫(yī)藥研究中仍扮演著不可替代的角色。正是微孔板的應(yīng)用使人們提出了將多個反應(yīng)管以平行方式同時處理的概念，這些概念一定程度上大大促進(jìn)了自動化篩選系統(tǒng)和工作站的快速發(fā)展。對于所有開發(fā)的儀器而言，微孔板是一個共同的標(biāo)準(zhǔn)，同時標(biāo)準(zhǔn)化的

47、要求也增加了現(xiàn)代自動化系統(tǒng)的可靠性。其中，96孔板和384孔板都已經(jīng)制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)(Society of Biomolecular Screening task force "Standards" in Automation and instrumentation)。但是其他的高密度板，如864、1536、3456，甚至9600孔板目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)板的使用已經(jīng)大大地降低了篩選成本，同時增加了通

48、量。,Microplates,微孔板是篩選的載體，其制造技術(shù)也隨著篩選技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，包括：微孔板的顏色和材料微孔板微孔的設(shè)計和密度微孔板材料的表面處理,Microplates from Corning,Matrix of Wells,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,864,96,384,1536,WellRowColumnVolume96812300

49、38416241001536324810,,Microplates,微孔板的顏色和材料,Microplates,微孔板微孔的設(shè)計和密度微孔板微孔密度的增加可以顯著提高單位時間內(nèi)篩選的通量。節(jié)約成本。提高篩選質(zhì)量。,Microplates,微孔板材料的表面處理,微孔板設(shè)備,一般而言，一個自動化篩選系統(tǒng)的大多數(shù)組件總是圍繞微孔板而工作的，它們均可稱為微孔板設(shè)備。獨(dú)立單元（Stand-alone）：指象洗板器、

50、液體分配器（Liquid Dispenser）和酶標(biāo)儀等工作站（Workstation）：能執(zhí)行多重功能（通常指圍繞微孔板）的部分， 如液體轉(zhuǎn)移裝置（Liquid Handling）可圍繞微孔板執(zhí)行多重功能,History –1980’s, Zymark,世界上第一臺工作站是由Zymark公司開發(fā)的BenchmateTM系統(tǒng)，它集成了精密天平、單通道加液頭、移液裝置、振蕩器和HPLC進(jìn)樣器等。通過一個機(jī)械臂可以將不同的容器從一個工作臺

51、移至另一個工作臺，但這一系統(tǒng)主要是針對管形反應(yīng)器設(shè)計而設(shè)計的，并不適用于今天的微孔板。,第一臺基于于微孔板設(shè)計的工作站是由Beckman Coulter開發(fā)的Biomek1000，它整合了單通道和多通道的吸液、加液、洗滌和單通道檢測（密度測定）等組件部分。Biomek2000： 使用可變換工具后變得更加靈活，如不同的吸收器、分配器等。其特點(diǎn)是可以針對不同的需要設(shè)計不同的操作程序。BiomekFX：集成了更強(qiáng)大的功能，如多通道可同時、

52、亦可執(zhí)行不同的任務(wù)，雙手臂操作則更是增加了有效性和操作速度。,Biomek® 2000 Automation Workstation,自動化液體分配裝置,,Beckman Biomek FX,96-channel pipetting head High-capacity for simultaneous liquid transferSpan-8 pipettor Flexible with individual mov

53、ement and liquid sensing capability for hit picking and plate reformatting,檢測系統(tǒng),UV-visible Light AbsorbanceFluorescenceFluorescence IntensityTime-resolved Fluorescence (TRF)Fluorescence Polarization (FP)Luminescence

54、Radioactivity,Microplate Readers,SpectraMax Plus 384 UV absorbanceContinuous 190 - 1000 nm, Reads 96 wells, 5 sec; 384 wells,16 sec,SpectraMax Gemini XS Luminescence, fluorescence and time-resolved fluorescenceCont

55、inuous 250-850 nmRead 96 wells, 27 sec; 384 wells, 2 min 30 sec,VICTOR2 V Multi-label Reader,Filter-based instrumentFive technologies: Absorbance LuminescenceFluorescenceTime-resolved fluorescenceFluorescence pola

56、rization,Microplate reader,最新的微孔板檢測器具備高速，高靈敏度，通用的特點(diǎn)。PerkinElmer公司的EnVision? 檢測器可以在36s內(nèi)完成對一塊1536孔板的熒光強(qiáng)度檢測。整合了光吸收，熒光強(qiáng)度，熒光偏振，時間分辨熒光，化學(xué)發(fā)光，激光等多種檢測手段。,EnVision? (PERKINELMER),Safire²? (TECAN),SpectraMax M5 (Molecular De

57、vices),自動化系統(tǒng)(Automated Robotic System),自動化系統(tǒng)是指集獨(dú)立單元、工作站于一個特定的功能環(huán)境，由一種總系統(tǒng)軟件控制，由一至二個機(jī)械臂完成微孔板在獨(dú)立單元和工作站之間的轉(zhuǎn)移工作?？芍貜?fù)編程的機(jī)械裝置系統(tǒng)，能自動重復(fù)完成包括自動稱量、液體轉(zhuǎn)移、分離、儀器硬件的轉(zhuǎn)移等。,自動化系統(tǒng)的組成,機(jī)器人控制器機(jī)械手伺服軌道外圍設(shè)備微孔板設(shè)備：液體轉(zhuǎn)移裝置，培養(yǎng)箱，洗板器、液體分配器和酶標(biāo)儀等,機(jī)器人類型

58、,（關(guān)節(jié)機(jī)器人） Articulated arm robots（圓柱坐標(biāo)機(jī)器人 ）Cylindrical coordinate robots（ 高架機(jī)器人） Overhead gantry robots,關(guān)節(jié)機(jī)器人 （ Articulated arm robots ORCA Robot ）,圓柱坐標(biāo)機(jī)器人（ Cylindrical coordinate robots SEICO Robot ）,（ 高架機(jī)器人） Overhead

59、gantry robots,機(jī)械手（Gripper ）,線形伺服軌道（Linear servo track）,機(jī)器人通常被安裝到線形伺服軌道上，使它可以移動到桌面的其他位置。如前所述，這一點(diǎn)極大增加了機(jī)器人的有效工作空間，并使它在無人力干預(yù)的情況下為更多的儀器服務(wù)。,典型的外圍設(shè)備（Typical peripheral devices）,微孔板存放裝置 （Microplate storage unit）條形碼識別器 （Bar cod