什麼是高通量篩選(High-Throughput Screening, HTS)?

新藥開發主要的關鍵在於藥物發現，而早期偶然的藥物發現無法穩定進行後續發展，亦新藥開發已發展成從化合物藥庫(drug compound library)中找尋適合且有效的先導藥物(lead compounds)，以利後續臨床前研究及臨床試驗之進行。近年來又因天然藥物自動化萃取技術成熟使化合物藥庫急速增長，而如何從數百萬種的化合物藥庫中找出先導藥物是相當耗費時間的，為解決此問題，高通量藥物篩選(High-Throughput Drug Screening)發展日益蓬勃且已被發展成快速且有效率的找到眾多化合物有效活性的一種方法。高通量藥物篩選技術以微多孔盤為基礎，主要結合細胞藥理實驗搭配高靈敏度檢測、及實驗資料收集的全自動化作業系統，進行大量化合物的篩選，其評估化學組成及細胞生物之間關聯，以達到快速及有效率的篩選找出先導藥物。

三維細胞培養於高通量篩選的應用

高通量篩選技術為以細胞及毒理試驗為基礎的一項技術，而傳統體外細胞培養大多是以二維平面單層式的培養為主，細胞於此培養環境下之形態、結構及功能皆與體內組織環境差異甚大，其藥物篩選的結果不具真實性及生理意義。近年來體外三維立體式細胞培養技術(three dimensional cell culture)發展日益蓬勃，此培養方式能保留細胞於微環境之基礎結構外，又能模擬出體內細胞的生長環境，亦於高通量篩選應用上，提供了一個更可靠、更真實及更具生理意義的藥物篩選結果。

Tantti^® SpherTantrix 簡介

現階段許多市售三維細胞培養系統，不能提供均勻且穩定之腫瘤細胞成團型態(spheroid)、且細胞成團時間過長及操作不便利等因素，導致藥物篩選結果的再現性低。為解決上述之問題，台創材針對藥物快篩所需要的微環境條件，研製了一套全自動化的3D多孔結構體生產系統，可直接將3D多孔結構體建構在多孔盤上。此一產品Tantti® SpherTantrix三維支架為非動物來源材料(animal-component-free materials)，內部之規則排列微米多孔結構，可使腫瘤細胞於培養2~3天內可有效的快速成團，細胞成團大小約為100~120 µM^3均勻性高，除了應用於高通量藥物篩選試驗再現性高外，材料的光透佳且低螢光背景值易於觀察細胞型態，可適用於各廠牌之高通量藥物篩選/測試儀器。此外Tantti® SpherTantrix三維支架也可有效率的使腫瘤細胞株成團培養表現癌幹細胞(cancer stem cell)之特性，以滿足多功能研究、開發及建立體外腫瘤/類器官模型發展的需求。基於上述種種優點，Tantti® SpherTantrix三維支架提供了一種更可靠、更真實及更具生理意義的腫瘤細胞培養微環境，為高通量藥物篩選技術帶來一個創新、新穎且實用之細胞培養基材。

實驗數據

此驗證試驗來自生物技術開發中心 (Development Center for Biotechnology / Dr. Jia-Ming Chang)

此驗證試驗來自生物技術開發中心 (Development Center for Biotechnology / Dr. Jia-Ming Chang)

此驗證試驗來自生物技術開發中心 (Development Center for Biotechnology / Dr. Jia-Ming Chang)

Q&A

Q：Cancer cell 接種到支架後, 大約培養幾天後, 會長成 spheroid ?

A：Cancer cell line 植入到Tantti^® SpherTantrix三維支架約2~3天就形成約100~120 µm大小的細胞成團。

Q：期間有建議大約"多久"更換一次新鮮的培養液嗎 ?

A：期間大約2天換一次新鮮的培養液 (此需依照細胞種類的不同做調整，如培養時若發現培養液變黃就需立刻更換)。

Q：中間是否需要先用PBS wash 過再加入新鮮的 ?

A：建議更換細胞培養液時，更換總體積之50~70%的體積量即可，亦不需用PBS wash。

Q：如何判斷長成的 Spheroid 大小足以開始作加藥試驗呢?

A：此產品之設計是為讓”細胞快速成團”且”成團尺寸大小均勻”，以達到”高通量藥物快篩”的目的，而與DCB合作經驗其作法為當癌細胞株植入Tantti^® SpherTantrix三維支架約2~3天就可形成約100~120 µm大小的細胞成團後，就可進行評估相關的藥物測試試驗(以無下藥之培養液作為Control)。此外於大陸的知名CRO公司的作法為，當癌細胞株植入Tantti^® SpherTantrix三維支架30分鐘後就立即下藥，也以無下藥之培養液作為Control，其評估相關的藥物測試試驗。

Q：要多大顆比較適合開始進行藥物試驗 ?

A：這要看客戶需求，但聽到許多客戶回饋是希望不要超過約150~200 µm的成團大小，因會有細胞Necrosis的問題。

Q：通常會用什麼方法量測或是判斷 Spheroid 呢 ?

A：測量細胞成團的大小可使用高通量藥物篩選的儀器(如Bioteck^® CYTATION 5)做量測。如客戶無高通量相關儀器，建議可以顯微鏡搭配”可量測圖像的”拍照軟體做量測。若該客戶只有顯微鏡並無”可量測圖像的”拍照軟體，建議顯微鏡拍完照後，將照片利用 Image J軟體做量測。