ハイスループットスクリーニング

ハイスループットスクリーニング（HTS）について

概要

ハイスループットスクリーニング（HTS）は、生物学や化学の分野において特に創薬に利用される実験手法です。この手法は、ロボット工学やデータ解析、液体処理システムを駆使して、数百万という試験を迅速に行うことを可能にします。HTSを通じて、研究者は短時間で特定の生体分子に作用する化合物や抗体、遺伝子を特定することができ、その結果が薬の開発や生物学的研究の第一歩となります。

アッセイプレートの準備

HTSにおける重要な器具はマイクロタイタープレートです。このプレートには多数の小さな穴（ウェル）があり、各ウェルに対象となる物質を配置します。一般的なマイクロプレートは384、1536、3456ウェルのサイズがあり、96ウェルプレートが広く用いられています。ウェルには同じ化合物の水溶液を入れることもできますし、異なる化合物や細胞、酵素を入れることも可能です。また、コントロール用として空のウェルも設けられます。

研究施設は、注意深く収集された化合物のライブラリを持つ「ストックプレート」を使用します。ストックプレートから必要な量を抽出し、アッセイプレートに転送して実験を行います。このように、アッセイプレートはストックプレートのコピーとして用いられます。

反応の測定方法

研究者はアッセイプレートの各ウェルに、生物学的試料を添加し、化合物との反応を待ちます。反応後は、手動または自動化された装置によって各ウェルのデータを測定し、結果を解析します。自動分析機は、反射率や結合量などのデータを迅速に取得でき、数千の実験を同時に処理できる能力を持っています。

自動化の役割

HTSの効率を高めるために、自動化は重要な役割を果たします。統合されたロボットシステムはアッセイプレートを移動したり、試薬を混合したりする作業を行います。最新のHTSロボットでは、1日に10万の化合物を試験することが可能です。また、超ハイスループットスクリーニング（uHTS）では、それ以上の化合物を一度に処理できます。

実験計画とデータ分析

HTSによって得られた大量のデータを適切に分析することは非常に重要です。実験計画には、適切なデザインや品質管理、ヒットの選定方法を確立することが求められます。ヒット選定は、化合物の効果を評価するためのデータ解析法によって行われます。

品質管理の重要性

高品質なHTSアッセイを確保するためには、良好なプレートデザインとともに、実験データの品質評価が欠かせません。ポジティブコントロールとネガティブコントロールを設定し、データの信頼性を高めるための尺度（例：シグナル-バックグラウンド比）を利用します。

ヒット選定のプロセス

HTSで効果が期待できる化合物を「ヒット」と呼び、その選定プロセスを「ヒット選定」と言います。裏付けのあるスクリーニング方法や統計手法を用いて、優れたヒットを検出します。

スループット向上のための技術

プレート内の化合物配置を最適化することで、アッセイ数の増加やデータのばらつきの抑制が可能となります。例えば、化合物同士が互いに干渉しないような配置を行うことで、真のヒットを見つけやすくします。

最近の進展

2010年には、従来の手法に比べて飛躍的にスクリーニングを加速する技術が発表され、オイルによる液体の滴分離法が実現しました。この技術により、従来の試薬使用量を大幅に減少させ、費用対効果を激しく改善しました。

生物学研究におけるHTSの利用

HTSは、専門的なスクリーニング研究室が必要であり、主に産業界に利用されてきましたが、最近では大学でも利用されるようになり、多くの研究機関がオープンアクセスでの利用を開始しています。これにより、創薬研究が一層発展することが期待されています。

HTSの進展は、スクリーニング技術の革新や情報処理能力の向上によって、今後も続くことでしょう。

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