高通量筛选是基于分子或者细胞水平的筛选模型,以微孔板为反应载体,集合自动化的操作系统以及快速灵敏的检测方法,高效完成数以千万待测样本的检测。无论是在新药研发,还是在药物作用机制研究中,高通量筛选(high throughput screening,HTS)都发挥了巨大的作用。
下面让我们一起来看看高通量筛选技术都有哪些应用吧。
应用场景一:
HST用于小分子化合物筛选
在检测化合物对细胞作用的关键环节中,研究人员使用siRNA敲低c-MYC蛋白和mRNA水平作为阳性对照。通过检测化合物处理后c-MYC下游基因的表达变化,确认化合物是否通过抑制c-MYC发挥作用(即是否与siRNA敲低c-MYC的效果一致)时,研究人员使用了TurboCapture 384 mRNA Kit对384孔板中的细胞进行mRNA提取,按照操作说明书将mRNA洗脱后,再进行反转录和qPCR,检测基因的表达水平。
应用场景二:
HST用于通路中关键调控因子的研究
HTS在信号通路研究中也发挥着重要作用,一方面可通过HTS的方法发现某信号通路的激活剂或抑制剂(例如筛选调控NF-κB或MAPK通路的化合物),另一方面可通过基因敲除/敲低文库筛选,确定通路中关键调控因子。
来自美国的一研究小组,在通过靶向STING通路实现抗肿瘤免疫的工程菌免疫疗法的研究中使用了HTS技术,实现了STING信号通路的关键基因的表达分析[3]。研究人员对非致病性大肠杆菌Nissle进行改造,构建了名为 SYNB1891的工程菌株。该菌株能靶向激活肿瘤内吞噬性抗原呈递细胞(APCs)中的STING通路,在小鼠肿瘤模型中不仅展现出显著的抗肿瘤免疫效果并诱导免疫记忆形成,还能在人类APCs中激活STING通路。
在进行巨噬细胞和树突状细胞的细胞因子反应检测时,研究人员收集不同条件刺激后的细胞,先使用TurboCapture 96 mRNA Kit进行mRNA的提取,再使用qPCR的方法进行基因表达的检测。同样,在信号通路关键基因的表达分析时,研究人员在STING敲除或TLR4敲除细胞模型中,也是先使用TurboCapture 96 mRNA Kit提取mRNA并检测STING通路下游基因如IRF3、NF-κB相关基因的表达变化,验证信号传导机制。
应用场景三:
HST用于药物作用机制的研究
在药物作用机制研究时,如需设置不同的药物浓度梯度实验,将意味着需同时处理多个细胞样本,此时,适合大规模药物筛选的HTS技术的优势就显而易见,可以极大提高实验效率。
在新冠肆虐期间,氯法齐明(Clofazimine)药物对包括SARS-CoV-2在内的冠状病毒有着广谱抑制作用且细胞毒性低。来自香港大学的一研究小组探索了氯法齐明的作用机制及其与瑞德西韦的联合治疗潜力[4]。
在探究氯法齐明对SARS-CoV-2复制的抑制机制时,研究人员需要评估药物对病毒RNA合成的影响,因此通过电穿孔技术将体外转录的SARS-CoV-2病毒RNA导入Vero E6细胞,模拟病毒感染后的RNA复制过程,进而检测负链 RNA的水平(负链RNA是病毒基因组复制的中间产物,其含量可反映病毒复制活性)。研究人员设置了不同浓度的氯法齐明或瑞德西韦,并培养Vero E6 细胞一定时间后,使用TurboCapture 384 mRNA Kit从细胞中提取mRNA,再通过qPCR 分析负链 RNA 的含量,评估病毒复制水平。该试剂盒可以减少非编码RNA和基因组DNA的干扰,尤其适用于病毒RNA等低丰度核酸的检测。
高通量筛选的高效工具
综上所述,TurboCapture mRNA Kit在高通量筛选应用中发挥了关键作用。该试剂盒采用独特的寡核苷酸固定技术,可快速简便的实现高通量mRNA提取。
在操作过程中,只需将细胞裂解物添加到TurboCapture板(96孔或384孔)的孔中,其中的mRNA与每个孔中固定的oligo-dT杂交,实现mRNA的高通量提取。此外,该试剂盒还可实现mRNA纯化、cDNA合成和PCR在同一孔中进行,避免了样品转移带来的误差,确保结果的可重复性,因此该试剂盒非常适合于高通量基因表达分析的应用。
A图:显示将含有Poly A+的mRNA的裂解产物添加到含有固定的oligo-dT的孔中。
B图:含有Poly A+的mRNA与固定化的oligo-dT杂交。
C图:在mRNA与oligo-dT杂交经过一定时间的孵育后,利用固定化的oligo-dT作为引物合成cDNA。
产品信息:
综上所述,高通量筛选(HTS)技术小分子化合物筛选、疾病机制研究、方法学开发与验证等研究中发挥着重要作用,为生物医学研究和药物研发等提供更强的助力。目前,泉心泉意提供一系列凯杰QIAGEN核酸提取纯化与检测试剂盒,更多信息欢迎咨询。
注:本文部分内容来源于凯杰生命科学,文献参考如下: