Screening Automation Technologies

1. Screening Automation Technologies

2. Automatiseret HTS • Behov for automatisering af HTS • Fordele og problemer • Nødvendigt udstyr for automatisering • Detekteringsmetoder i automatiseret HTS • Robotstyring

3. Behov for automatisering af HTS • Større og større libraries

4. Behov for automatisering af HTS • 24,2 targets pr. laboratorium i 2005 • G-protein koblede receptorer, kinaser, ionkanaler • Screener 792.000 brønde mod hver target • Dvs. screening af 19 millioner brønde om året pr. laboratorium (2005) • Stiger med 20 % om året • 50.000 brønde om dagen (2005) • 1 brønd  1 datapunkt  Meget data! • HTS  Ultra HTS: 10.000  > 100.000 brønde/dag

5. Nye teknologier i HTS • Virksomheder koncentrerer sig især om • Forbedret datakvalitet • Større succesrate • Nye teknologier • Nye screeningsmetoder • Simplere metoder • Teknologier til nye targetklasser

6. Fordele ved automatiseret HTS • Hurtigere • Kan screene større libraries • Mindre personale (Skal omskoles) • Reproducerbare resultater • Større sikkerhed • Screening i optimalt miljø • Miniaturization: mindre reagent og target, færre plader

7. Forskellige screeningsstrategier • Screeningsstrategier • Random library screening: Alle compounds i library • Focused library screening: Delmængdeaf library • Virtual library screening • Virtual library screening • Forudsiger affinitetmellem compound og target • Rummeligstrukturaf target • Virtuelsamlingaf compounds

8. Udstyr til automatiseret HTS - microplates • Standardiserede mål  Automatiseret HTS • Automatiseret HTS  Flere brønde pr. plade

9. Udstyr til automatiseret HTS – liquid handling tools • Pin tools • V afhængig af spidsens overfladeareal • Ulemper: Variation i V, kontakt • Fordele: Enkelt, billig, tætte brønde, små V • Luft og positiv forskydning (pipetter) • Luftmellemrummet må ikke være for stort • Ulemper: Dyrere, Større V • Fordele: Præcise, Bredt arbejdsområde • Peristaltisk overflytning • Kapillar-hævert • Piezoelektrisk overflytning

10. Udstyr til automatiseret HTS – liquid handling tools • Typisk assay sammensættes af 2-5 komponenter • Compounds: Fra stock i DMSO, <50 nL

11. Overførsel af små volumener (nL) • Skal tage højde for • Overfladespænding, diffusion, fordampning • Uensartethed i tippens åbningsstørrelse • Viskositet (temperatur)

13. DetektionsTeknologier • Primæredetektionsmetoder • Fluorescens • FLIPR • FI • TR-FRET • FP • Luminescens • Glow • Flash • Electrochemiluminescens • Radiometric • Filterbinding • Absorbance

14. DetektionsTeknologier • Plate readers • Baseretpå photomultiplier tubes (PMT) • Megetsensitivelysdetektorer • Pladenbevæges under detektoren • Lys kilde • Tungsten • Lasers • Bedresensitivitet • LED • Billig • Specific bølgelængde • Bølgelængde • Fixed • Filtrevalgt for specifikke prober • Variabel • Multimode • Kan aflæse ”alle” detektor metoderne • Fordel: • Kan nøjes med én • Plads • Billigere • Ulemper • Sensitivitet kan blive svækket

15. DetektionsTeknologier • Plate Imagers • Makro • Afkølede (- 100 grader) CCD • 2D billede forstærker/foton tæller • Begge aflæser alle brønde eller del af pladen simultant. • Frame rate • Afkølede CCD • Kræver længere eksponering / langsom ”frame-rate” • Foton tæller • Hurtig ”frame-rate”, men kræver behandlingstid

16. DetektionsTeknologier • Plate Imagers • Mikro • HighContent screening (HCS) • Detaljerede information om molekylære forløb • Forståelse af ”drug” kandidater • Flere billeder pr. plade brønd • Forstørrelse • Fordel • Tillader automatisering af targets der hidtil var umulige at screene. • Reducere udgifter til celle baseret assays • Simplere design af disse • Måle flere ting på en gang (virkningsgrad, giftighed, specificitet) • Er blevet optimeret  bedre forståelse af ”false positives” • Ulemper • Kræver lagre plads og bedre software

17. DetektionsTeknologier • Plate Imagers • Mikro • HCS detektion • Laser scanners • Origin: fluorescens cellsorting • Rekonstituere billeder (pseudo) • God til hele celle og bead analyse • CCD imagers • Origin: fluorescens mikroskop • Fra automatiseret mikroskop plade læsere til langt mere advanceret systemer • Kan zoome ind til høj opløsning

18. DetektionsTeknologier • Platereaders Vs. Plate Imagers • Fordele • Højere sensitivitet • Billigere i drift • Mindre • Ulemper • Langsommere ved ”høj densitets” plader • Normalisering kan være nødvendigt

19. DetektionsTeknologier • Andre • Dispense and readdevices • Vigtige for målinger af aktivitet efter tilførelse af væske • Generelle fejlkilder • Crosstalk • Volume effekter • Luft bobler • Ridser • Lys spredning

20. Robotstyring

21. Robotstyring • Traditionel arbejdsstation • Enkle og simple funktioner • Specifikke og effektiv • Platereader eller væske håndtering • Pladerne bliver flyttet manuelt • Robotbehandling af prøver • Fra 1 pipette til 4 og 8 kanals pipetter • Mere mobile • Udviklet til advanceret systemer • Væske håndteringssystem • Fuldt autmatiseret • Plade opbevaring • ”Hoteller” • Fra simpel plade opbevaring • Til advanceret systemer • Karrusel opbygning • Automatisk stregkode • Temperatur/fugtigheds kontrol • ”Plate Stacker” • Lodrette stabler • Først ind – først ud system • Plade overførsel • Simple - begrænset til 2 akser • ”high-tech” – hurtigere, større fleksibilitet.

22. Robotstyring • Fuld integreret robotsystemer • Samling af forskellige arbejdsstationer • Robot arm sørger for flytte pladerne mellem dem • Software kontrollet • ”turn-key” systemer • Klar til brug • Leveres komplet med valideret protokoler og software