药物研发技术平台系统解决方案.docx
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药物研发技术平台系统解决方案
药物研发技术平台系统解决方案
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基因有限公司
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第一部分药物研发总体技术路线
第二部分药物研发平台的硬件组成
第三部分各仪器平台的功能介绍和技术优势
一、基因水平
1.Affymetrix的小鼠cyto芯片（SNP+CNV）、DMET芯片、表达谱芯片
【功能介绍】
请补充！
DMET芯片
Affymetrix推出的DMET™PlusPremierPack（DrugMetabolizingEnzymesandTransporters，DMET）可以分析FDA验证的225个基因中1936个药物代谢生物标志物，目前经PharmaADMEgroup定义的ADME药物代谢标志物中的90%以上的标志物都可以在该芯片得到分析，结合分析软件自动解释和以starnomenclature形式给出数据，可以方便整合到临床试验流程中。
这些生物标志物包括：
common/rareSNPs,insertions,deletions,tri-alleles,copynumber。
“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划）生物和医药技术领域“常见重大疾病全基因组关联分析和药物基因组学研究”中，国家投2亿巨资进行精神疾病、高血压、糖尿病、食管癌和肺癌的全基因组关联分析和药物基因组学研究，其中疾病的药物基因组学部分采用的主要技术平台之一就是DMET芯片技术。
【技术优势】
二、蛋白水平
1.PTI多肽合成仪
【功能介绍】
【技术优势】
2.Bioscale生物分析仪
【功能介绍】
【技术优势】
3.SAWSam5生物传感器
【功能介绍】
【技术优势】
4.Digilab公司蛋白质组学产品
Ø
ProPicII全自动蛋白斑点切取工作站
【功能介绍】
Digilab公司旗下InvestigatorTMProPicII工作站主要用于2D蛋白凝胶上蛋白质点的成像分析，自动切取，可对考马斯亮蓝、银染、荧光染色以及DIGE蛋白凝胶进行操作，是目前切割精度最高，功能最灵活的蛋白切胶系统。
【技术优势】
1.可对考马斯亮蓝、银染、荧光染色的蛋白凝胶进行切取；
2.自动化程度高，集凝胶成像和切割为一体，大大提高切割准确性；
3.切割精度高,XYZ轴机械切割精度10μm，为同类产品中最高；
4.切取速度200个/小时,成像和切割面积:
28X24cm;可同时切割1块大胶或4块小胶；
5.主机可放置6块96孔板,可一批切割6X96个胶块；
6.配备16位高分辨率冷CCD成像系统，对找寻低丰度蛋白更为有效；
7.仪器内部含HEPA过滤,有效防止角蛋白污染和其它的污染；
8.内置凝胶水合装置，有效避免凝胶变干；
9.可以切割普通1D,2D胶,也可切割plastic胶（粘于胶板）,非常灵活；
10．系统内部温度和湿度可以控制，保证切割过程中胶不会干燥收缩，而影响切点精度；
11.可由软件分析自动生成蛋白质点切取列表，亦可通过手动的point-click模式生成切取列表，在8小时的操作周期内无需专人管理，完全自动化，结果可靠；
ØProPrepII蛋白酶解点靶工作站
【功能介绍】
ProPrepII是Digilab公司旗下GenomicSolutions公司的第三代新型蛋白酶解点样工作站。
它能够自动完成凝胶蛋白质点酶解及酶解后样品的浓缩，脱盐和MALDI板点样等一系列过程，通过4个样品针头同时操作使得实验结果高效和自动化。
酶解后的样品适用于多种后续分析，包括将样品转移至LC－MS（液相色谱）和CE（毛细管电泳），尤其适用于质谱分析，如MALDITOF和MS/MS。
该系统的酶解和MALDI点样两个操作过程可以分开单独进行，也可以整合成一个完整的过程进行自动化操作。
系统的蛋白酶解功能可以从2D或SDS-PAGE胶上切取胶块的自动化酶解以及MALDI的点样。
通过反应程序的设定，从而实现酶解过程中的脱色，还原，烷基化，清洗，加酶和恒温孵育等多个步骤循环，从而有组于蛋白酶解的效率，提高蛋白质谱分析的成功率。
系统的点样主要用于质谱分析前的蛋白样品脱盐、纯化、浓缩、MALDI点样,该系统可以通过C18柱反向洗脱原理将酶解样品中的盐和其它杂质去除，并且将蛋白高度浓缩，然后将蛋白样品精确点到靶板上。
点样的靶板可以进行后续的质谱分析，该系统可以提高蛋白质谱分析的成功率。
同时，系统也可以将酶解产物转移至LC-MS.
【技术优势】
1.在同一仪器内完成自动化、高通量的蛋白质点酶解和点样工作系统；
2.自动完成脱色，还原，烷基化，清洗，加酶和恒温孵育以及点样工作；
3.能够同时进行96个样品反应,每轮反应时间为6.5小时；
4.操作空间密封，有专门的密封罩；
5.内部要求HEPA过滤的超净环境，防止样品受到操作者和环境污染；
6.内置微处理器精确控制胶内酶解反应条件；
7.单向流技术，使细小胶块不会Tip头吸走，保证胶块100％不损失；
8.废液直接从孔板底部排出，不通过Tip头回吸，避免交叉污染；
9.可以将蛋白酶解产物脱盐、纯化、浓缩、点样到任何商品化的MALDItargets；
10.可对反应精确控制，多肽反向洗脱提高样品纯度，增加质谱检测灵敏度；
11.软件操作方便，可根据用户需要进行定制；
三、细胞水平
1.AmnisImagestreamX高分辨率显微成像流式细胞仪
【功能介绍】
ImageStreamX是一种台式多谱段成像流式细胞仪（MultispectralImagingFlowCytometry），能够最多同时采集12个检测通道中的细胞图像（图一）。
它将流式细胞检测与荧光显微成像结合于一身，既能提供细胞群的统计数据，又可以获得单个细胞的图像，从而提供细胞形态学、细胞结构和荧光亚细胞信号分布的信息。
与传统流式细胞仪很类似，ImageStreamX也是由液流系统，光学系统和电子系统等三大部分组成（图一）。
液流系统将样本细胞悬液和系统鞘液注入流动室中，使细胞在鞘液流的约束下聚焦在液流的中心，逐个流过检测窗口。
光学系统中光源照射通过检测窗口的细胞，从而产生光信号。
光源分为两种，其一是用于产生明场细胞图像的卤灯（BrightfieldIlluminator），另一种是用于产生荧光细胞图像的激光器。
光源照射细胞产生的光信号被具有很大数值孔径（NA：
0.75）的物镜收集，然后通过光路系统传递到由二向色镜构成的滤光片堆栈（DichroicFilterStack）。
光信号在这里被分成不同波段投射到一个或者两个六通道CCD上，产生一个明场细胞图像，一个暗场细胞图像（SideScatter，SSC）及最多十个不同荧光通道的细胞图像。
ImageStreamX的光路系统能够自动调整焦距，并实时测定细胞运动速度，而其CCD采用时间延迟积分方式（TimeDelayIntegration，TDI）进行信号采集，上述这些手段保证了系统采集到的细胞图像的质量。
图一，ImageStreamX流式细胞成像系统工作原理
图二，IDEAS分析软件界面
ImageStreamX系统配有功能强大的数据分析软件IDEAS，具备以下几大特点：
（1）直观化的流式分析：
每一个分析的细胞都能看到响应的图片，利于更加准确的对细胞亚群进行设门；
（2）高内涵分析：
软件可以对每个细胞分析近1000种量化参数。
这些参数不仅包括细胞整体的散射光和荧光信号强度，还包括对细胞形态，细胞结构及亚细胞信号分布进行统计学分析，真正实现细胞的高内涵分析，另外，使用者还能够根据自身研究的特殊需要，进行自定义参数的设定，进行更深入的分析；（3）强大的流式分析工具：
通过在细胞群体中对上述参数进行统计，分析软件可以生成细胞群体的散点图和柱状图，而这些统计数据与细胞图像是完全整合的，比如点击散点图上的点，就可以直观的看到这个点代表的细胞的图像；（4）丰富的应用向导：
软件为众多常用的分析提供了优化好的应用向导，便于您分析数据；（5）灵活的图像操作工具：
重合图像、颜色变换等丰富的图像操作工具利于输出报告和发表文章。
【技术优势】
ImageStreamX流式细胞成像系统结合了流式细胞检测功能与荧光显微成像功能，并整合了功能强大的分析软件，对每一个细胞进行高内涵分析，几乎可应用于细胞分析的所有领域，深化和拓展了流式细胞术的应用。
Ø荧光信号亚细胞定位统计学分析
ImageStreamX为每一个细胞提供最多12张图像，并且在图像的基础上计算出了上千个特征参数。
因此ImageStreamX不仅能检测荧光强度，而且能分辨荧光信号的亚细胞定位。
这大大拓展了流式分析的应用领域，如蛋白质核转位、蛋白质共定位和细胞内吞研究等领域，相比于显微镜观察分析的方法，ImageStreamX对荧光信号亚细胞定位实行严格的参数化界定，使得所有分析有了一个客观统一的标准，并且能在短时间内轻松实现上万个细胞的统计学分析。
●混合细胞中某一细胞亚群的荧光亚细胞定位统计学分析
传统技术对于混合细胞中某一细胞亚群的荧光亚细胞定位统计学分析，需要通过以下步骤：
这种方法不仅麻烦，并且肉眼统计的结果不够客观、数量有限，另外还存在很多技术瓶颈：
（1）流式细胞仪进行分选很难做到100%的纯度；
（2）在共聚焦显微镜下面观察，能够使用的荧光染料非常有限，只能使用那些相荧光强度对比较强的染料。
但是如果用ImageStreamX进行分析就显得非常的方便，它能够在不进行分选的情况下轻松实现对混合细胞中的每一个细胞亚群的荧光信号亚细胞定位统计学分析。
●药物作用下分析全血白细胞中单核细胞和T细胞的NF-kB转位
（1）ImageStreamX高速采集每个细胞的图像。
（2）利用单核细胞和T细胞特异性表面标记CD14（PE）和CD3（APCAF750），将这两种细胞鉴定出来。
（3）对每个细胞进行NFkB（FITC）核转位程度分析。
利用IDEAS分析软件预置的Similarity参数（即两色荧光像素空间分布的一致性，相似性越高，转位程度越高），通过分析算NFkB和细胞核（DAPI）的Similarity值，可以准确地统计出NFkB核转位阳性细胞亚群所占比例。
相关文献：
1.. 2008Dec19;29（6）:
1009-21.Epub2008Dec8
2.. 2008Feb8;283（6）:
3618-27.Epub2007Nov26
3.. 2007Mar15;178（6）:
3457-65
4.. 2007Sep1;110（5）:
1530-9.Epub2007May10
5.. 2006Nov1;177（9）:
5829-39
6.. 2006Apr20;311（1-2）:
117-29.Epub2006Mar10
Ø分子共定位研究
利用ImageStreamX采集大量细胞图像后，软件自动分析每个细胞不同荧光信号空间分布的Similarity值，相似度越高，分子共定位程度越高。
以一定Similarity值设门，定量分析发生分子共定位的细胞亚群。
治疗性抗体在细胞内的作用位点是分子共定位研究的一个重要方面。
研究人员利用ImageStream研究了一种抗肿瘤治疗型单抗利妥昔（Rituximab，RTX）的作用机制。
前人的研究表明，RTX能与CD20特异性结合，其抗肿瘤活性与补体依赖型细胞毒性（Complement-dependentcytotoxicity，CDC）有关。
本实验中，从慢性淋巴细胞性白血病病人血液中分离的B细胞与AF488标记的RTX孵育，然后分别被PE标记的抗补体C3b的抗体和作为阴性对照的抗CD45的抗体染色。
经ImageStream的检测，通过Similarity参数进行分析，结果显示，RTX与CD45没有分布上的一致性（如右图），而与C3b具有明显的共定位特征（如右图），表明RTX与CD20阳性细胞的结合可能激活了补体信号通路，并导致C3b补体在RTX结合处富集，从而形成共定位。
图示结果显示：
RTX（AF488）与C3b（PE）发生共定位的细胞阳性率明显高于RTX与CD45（PE）的共定位的细胞阳性率。
相关文献：
1.. 2009Jul15;183
（2）:
1120-32.Epub2009Jun29
2.. 2009Jul1;183
（1）:
749-58.Epub2009Jun17
3.. 2008Dec;135（6）:
1993-2002.Epub2008Sep6
4..TheFASEBJournal.2010;24:
39-48
Ø药物对细胞形态改变（QuantitativeMorphology）
传统流式细胞仪只有前向角和侧向角散色光两个参数对细胞形态进行简单的分析，因此全面的细胞形态学分析必须借助于显微镜观察，而显微镜观察的细胞数量毕竟有限且人与人之间以及同一人对各个细胞的判断标准不一，往往很难得到准确、客观的数据。
ImageStreamX则能快速、方便、准确地对大量细胞的形态学变化进行统一标准的分析并且给出统计数据，而且还能突破传统方法的局限性，对混合细胞群中的稀有细胞亚群进行形态学分析。
细胞形态的改变是免疫响应的一个方面，也是细胞功能改变的标志。
当病原体侵入机体后，首先被入侵的细胞会释放出一些化学信号，诱导免疫细胞发生形变，并向病原体入侵的部位移动，对外来病原显示出极强的吞噬清理能力。
人为地增加这种化学信号就能够增强机体抵抗力。
一些研究人员研究了化学诱导物MCP-1引发的细胞变形从而改变细胞功能最终增强细胞抗感染能力，为药物的研发提供了新的思路。
该实验采用FITC标记的抗CD14抗体染色细胞，然后用ImageStream检测。
利用Circularity参数对CD14阳性细胞群体进行分析。
所谓Circularity参数，是指细胞平均半径比上细胞半径的变量。
结果显示，MCP-1处理后，变形的细胞从9.5％增加到60.9％。
伪足形成实验也是细胞形态研究的一个领域。
相关研究人员对一个IL-3依赖性细胞系在IL-3饥饿3小时后重新供给IL-3，观察细胞伪足形成的情况。
细胞被PE标记的抗伪足标记分子Podo的抗体和DRAQ5染色，然后用ImageStream进行检测。
利用上述的AspectRatio和DeltaCentroid参数绘制散点图，将伪足形成过程中的细胞分成Uniform、Capped及Pseudopod等三类。
结果显示，随着IL-3孵育时间的延长，Uniform细胞逐渐减少，而形成伪足的细胞逐渐增加。
A，
B，
相关文献：
1.. 2008Oct6;183
（1）:
101-16
2.. 2008Jul31;336
（2）:
91-7.Epub2008May15
3.. 2008Jan-Feb;12
（1）:
292-303.Epub2007Nov20.
Ø红细胞分化（Erythroiddifferentiation）
在某些红细胞生长发育发生障碍的疾病中，比如再生障碍性贫血。
药物治疗的有效与否的金标准是显微镜下观测骨髓中的红细胞数目及其在各发育阶段时的细胞形态及其比例。
红细胞的去核化过程伴随着GlycophorinA（PE）的高效表达和CD71（FITC）的缺失，用ImageStreamX研究红细胞去核化过程，不仅能用上述细胞特征来对正在经历去核化过程的细胞设门，而且能进一步利用细胞的形态和荧光信号的亚细胞定位将其细分为几个不同的去核时期。
将药物研究拓展到了更精确的程度。
红细胞去核化
1.. 2008Feb15;111（4）:
2409-17.Epub2007Nov21
2.Genetix高内涵筛选分析仪
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