Design and Implementation of High Throughput Screening Assays for Drug Discoveries

Abstract

The process of drug discovery is challenging and a costly affair. It takes about 12 to 15 years and costs over $1 billion dollars to develop a new drug and introduce the finished product in the market. With the increase in diseases, virus spread, and patients, it has become essential to invent new medicines. Consequently, today researchers are becoming interested in inventing new medicines faster by adopting higher throughput screening methods. One avenue of approach to discovering drugs faster is the High-Throughput Screening (HTS) method, which has gained a lot of attention in the previous few years. Today, High-Throughput Screening (HTS) has become a standard method for discovering drugs in various pharmaceutical industries. This review focuses on the advancement of technologies in High-Throughput Screening (HTS) methods, namely fluorescence resonance energy transfer (FRET), biochemical assay, fluorescence polarization (FP), homogeneous time resolved fluorescence (HTRF), Fluorescence correlation spectroscopy (FCS), Fluorescence intensity distribution analysis (FIDA), Nuclear magnetic resonance (NMR), and research advances in three major technology areas including miniaturization, automation and robotics, and artificial intelligence, which promises to help speed up the discovery of medicines and its development process.

Rola i wykorzystanie badań wysokoprzepustowych w poszukiwaniu związków chemicznych o działaniu terapeutycznym

“…Przykładem leków, które zostały zidentyfikowane z wykorzystaniem wysokoprzepustowych badań przesiewowych jest Maraviroc, służący do leczenia pacjentów zakażonych wirusem HIV, lub Erlotinib stosowany w leczeniu nowotworów [7]. Badania HTS znalazły wykorzystanie również w czasie pandemii COVID-19, pozwalając na szybką identyfikację potencjalnych leków przeciwirusowych takich jak Remdesivir lub Chlorochina [8]. Do pierwszych liderów badań wysokoprzepustowych należały firmy farmaceutyczne takie jak Pfizer czy GlaxoSmithKline.…”

“…combinatorial libraries) [18]. Z czasem na rynku pojawiła się również możliwość otrzymania bibliotek opartych na innych makrocząsteczkach, takich jak fragmenty kwasów nukleinowych lub peptydów [8,10].…”

“…Ocena ta jest najczęściej oparta na detekcji absorpcyjnej, luminescencyjnej i jej pochodnych (fluorescencji, bioluminescencji i chemiluminescencji) [5]. W wysokoprzepustowych badaniach przesiewowych wyróżnia się 2 główne grupy eksperymentów, pozwalające na identyfikację hitów: testy biochemiczne, a także testy na liniach komórkowych [8,11].…”

“…Aby przeprowadzić test, cel ten należy uprzednio zidentyfikować, a następnie odpowiednio przygotować np. poprzez oczyszczenie białka [8]. Testy biochemiczne są najczęściej oparte na detekcji inhibicji reakcji enzymatycznej przez testowany związek chemiczny lub zdolności testowanego związku do wypierania ligandu lub substratu wiążącego się do celu biologicznego [11].…”

Drug discovery by targeting the protein–protein interactions involved in autophagy

“…High-throughput screening (HTS) has been extensively applied to various targets including PPIs 127 , 128 . HTS is employed routinely for discovering small-molecule regulators of PPI, especially when structure-based drug design is hindered by lack of a high-quality structure of the PPI of interest.…”