ハイコンテントスクリーニング
ハイコンテントスクリーニング技術は、手がつけられていない生物学的系における複数の生化学的および形態学的パラメータの評価を可能にする。
細胞ベースのアプローチの場合、自動化された細胞生物学の有用性は、自動化と客観的な測定がどのように実験と疾患の理解を向上するかを検討する必要がある。第一に、自動化によって、細胞生物学研究のほとんど (すべてではないが) の面で研究者の影響を排除し、第二に、全く新しいアプローチを可能にする。
概説すると、20世紀の古典的な細胞生物学では、培養で増殖させた細胞株を用いて、ここで説明した方法と非常によく似た方法で実験を行っていたが、何をどのように測定するかについては研究者が選択していた。1990年代初頭には、研究用のCCDカメラ (電荷結合素子カメラ) の開発により、細胞内のタンパク質の量 (例えば、核中にあるタンパク質の量、外にある量) を、写真の特徴から測定する機会が生まれた。
これらには、速度、温度とCO2制御を含むライブセルチャンバー (長期間のライブセルイメージング用に湿度制御もある) 、高速キネティックアッセイ用の内蔵ピペッターまたはインジェクター、および共焦点、明視野、位相差やFRETなどの追加のイメージングモードが含まれる。最も核心を突いた違いの一つは、機器が光学的共焦点(英語版)であるかどうかである。共焦点顕微鏡法は、試料を介して薄いスライスをイメージング/解像し、このスライスの外側から来る焦点外の光を排除するものとして要約される。共焦点イメージングは、より一般的に適用される落射型蛍光顕微鏡よりも高いS/N画像信号と高い解像度を可能にする。機器の共焦点性に応じて、レーザー走査、ピンホールやスリットを備えたシングルスピニングディスク、デュアルスピニングディスク、または仮想スリットを介して達成される。これらのさまざまな共焦点技術の間には、感度、解像度、速度、光毒性、光脱色、機器の複雑さ、価格などのトレードオフがある。
すべての機器に共通しているのは、画像を自動的に撮影、保存、解釈し、大規模なロボットセル/培地処理プラットフォームに統合する能力である。
細胞ベースの実験系におけるハイコンテントスクリーニング (HCS) は、正常細胞と病変細胞の働きを解明するための生物学的研究のツールとして生細胞を使用する。HCSは新薬候補の発見と最適化にも使用される。ハイコンテントスクリーニングは、自動化された高解像度顕微鏡やロボット操作を備えた、すべての分子ツールを備えた現代の細胞生物学の組み合わせである。細胞はまず化学物質やRNAi試薬に曝される。その後、画像解析を用いて細胞形態の変化が検出される。細胞内で合成されたタンパク質の量の変化は、内因性タンパク質と融合した緑色蛍光タンパク質や免疫蛍光法などのさまざまな手法を用いて測定される。
この技術は、潜在的な薬物が疾患を修飾するかどうかを判断するために使用できる。たとえば、ヒトのGタンパク質共役受容体 (GPCR) は、約880個の細胞表面タンパク質からなる大規模なファミリーで、環境の細胞外変化を細胞応答に変換し、例えば調節ホルモンが血流に放出されることで血圧の上昇を引き起こすものである。これらのGPCRの活性化には、細胞内への侵入が関与しており、これを可視化することができれば、化学遺伝学、系統的ゲノムワイドスクリーニング、または生理学的操作による受容体機能の系統的分析の基礎となる。