약물 표적이 확인되면(예: 특정 질병과 관련된 단백질, 유전학 연구에서 확인), 다음 단계는 그 단백질에 대한 약물(즉, 체내에서 표적을 방해하여 질병을 치료하거나 완화하는 화합물)을 식별하는 것입니다. 이 단계는 약물 개발이라고 불리며 일반적으로 6~10년에 걸쳐 진행됩니다.
약물 개발 워크플로의 목표는 수천 가지 잠재적 화합물 중에서 목표물에 대한 최종 약물 하나를 식별하는 것입니다. 약물 개발 초기는 수백 개에서 수천 개의 화합물 라이브러리에서 표적과 상호 작용하는 유망한 화합물(유효물질)을 식별하는 것을 수반합니다. 그런 다음 이러한 유효물질의 결합 상호 작용(종종 결합 동역학을 포함함)이 확인되고 유효물질은 선도물질로 더 개발됩니다. 마지막 단계는 안정성, 용해도, 결합과 같은 특성을 개선하여 선도물질을 약물로 개발하는 것입니다.
약물 개발 분야의 고처리량 선별 검사란 무엇입니까?
고처리량 선별 검사(HTS)란 특정 특성을 기준 삼아 (반)자동 방식으로 다수의 화합물을 선별하는 실험 워크플로입니다. 약물 개발 초기 단계에서 HTS는 유효물질 식별 중에 사용되는 일이 잦습니다. 예를 들어 약물 표적과의 상호 작용을 찾아 소분자의 라이브러리를 선별할 수 있습니다. 고처리량으로 인정받기 위한 화합물 선별 검사 숫자에 대해서는 정해진 기준이 없습니다. 그렇지만 일반적으로는 1,000에서 수천 개의 화합물이 사용됩니다.
고처리량 약물 선별 검사는 워크플로에서 계속 다룰 화합물의 수를 크게 줄여주면서도, (위양성 및 위음성을 피해) 고품질 유효물질을 식별해야 합니다. 유효물질을 확인하고 선도물질로 개발하는 데에는 시간과 비용이 많이 소모됩니다. 따라서 연구자들은 유효물질이 너무 많지 않기를 바라면서도 HTS를 너무 엄격하게 만들어 잠재적 약물을 놓치는 일은 피하고 싶어 합니다.
고처리량 선별 검사 방법
신약 개발 초기 워크플로는 다음과 같은 다양한 수준에서 자동화할 수 있습니다. 약물 개발의 HTS는 액체 취급 장치에 의한 샘플 준비부터 측정 자체를 거쳐 분석 및 결과물의 내보내기에 이르기까지 광범위하게 적용됩니다.
액체 취급 장치는 샘플 준비에 필요한 피펫을 사용하는 작업 부하를 대신합니다(예: 운반, 희석, 추가 및 배양). 샘플은 일반적으로 멀티웰 플레이트(96웰 또는 그 배수)에서 준비되며, 그다음 측정을 실행하고 관찰할 장치로 이송됩니다(예: 표적에 대한 화합물 라이브러리의 결합 동역학을 측정).
장치 간 플레이트 이동은 규모 및 용도에 따라 로봇이 수행하거나 수동으로 수행됩니다. 다중 측정은 하나 또는 여러 장치에 의해 순서대로 수행될 수 있습니다. 최종적으로는 측정에서 생성된 데이터를 분석해야 하며, 내보내기 및 보고 또한 필요할 수 있습니다.
WAVEsystem과 약물 개발 초기 단계
도파관 간섭법(GCI) 기술에 기반한 WAVEsystem 은 약물 개발 초기 단계에서 동적 결합 데이터를 제공할 수 있습니다. 결합 속도 (k a ) 및 해리 속도 (k d )에 대한 이 동역학 데이터는 친화도 단독에 대한 데이터보다 더 많은 정보를 제공합니다. 상호 작용의 친화도가 동일하더라도 동역학은 매우 다를 수 있기 때문입니다. 따라서 약물 개발 초기 단계에 단순한 친화성보다는 동적 결합에 대한 데이터를 확보하면 계속 다룰 유효물질을 보다 잘 선택할 수 있습니다.
Creoptix의 독자적인 waveRAPID® 방법은 다른 방법보다 이 동역학 데이터를 더 빨리 확보할 수 있으므로, 처리량이 증가하고 동역학적 선별 검사가 가능해집니다. 실제 처리량은 응용 분야에 따라 달라집니다. 예를 들어, 빠른 동역학의 소분자 측정에 드는 시간은 일반적으로 항체에서 목격할 수 있는 느린 상호 작용 측정에 드는 시간보다 짧습니다.
또한 waveRAPID®를 사용하면 단일 웰에서 결합 동역학을 측정할 수 있어 일부 샘플 전처리 프로세스(희석의 연속)를 제외할 수 있습니다.
워크플로와 기존 친화성 기반 선별 검사 워크플로와 waveRAPID® 동역학적 선별 검사의 비교. waveRAPID® 워크플로에는 단편을 간단하고 시간 효율적으로 선별할 수 있는 WAVEdelta 시스템이 포함됩니다.
약물 개발에서 고처리량 선별 검사의 중요성
HTS는 신약 개발 연구 가속화의 핵심입니다. HTS 중에 생성된 데이터의 품질은 계속 연구할 유효물질을 결정할 때 사용되며, 프로세스의 성공을 결정합니다.
HTS를 수행할 때는 위양성을 피하면서도 위음성을 배제하지 않는 것이 아주 중요합니다. 추가 개발을 위해 HTS에서 식별된 화합물의 양은 약물 개발을 위해 필요한 노력에 영향을 미치기 때문입니다.
친화력만이 아니라 결합 동역학에 대한 데이터를 초기에 확보하면 이러한 유효물질을 식별하고 개발할 때 좀 더 많은 정보에 기초한 결정을 내릴 수 있습니다.
