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Hochdurchsatz-Inhibitor-Assays und -Screenings

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Creative Enzymes bietet umfassende High-Throughput-Inhibitor-Assays und Screening (HTS)-Dienstleistungen, um die Entdeckung von Enzyminhibitoren für pharmazeutische, Lebensmittel- und Industrieanwendungen zu beschleunigen. Durch die Kombination fortschrittlicher Assay-Technologien, Automatisierungsplattformen und fachkundiger Enzymologie liefern wir präzises, skalierbares und reproduzierbares Screening von Tausenden von Verbindungen. Ob für die frühe Identifizierung von Hits oder groß angelegte Validierungskampagnen – unsere Dienstleistungen bieten Kunden eine zuverlässige Grundlage, um vielversprechende Inhibitoren in die weitere Entwicklung zu bringen.

Verständnis von High-Throughput-Inhibitor-Assays und Screening

High-Throughput-Screening ist das Fundament der modernen Inhibitoren-Entdeckung. Traditionelle, kleinmaßstäbliche enzymatische Assays sind nicht ausreichend, um die umfangreichen Substanzbibliotheken zu bewältigen, die in heutigen Arzneimittel- und Biokatalysator-Entwicklungspipelines benötigt werden. HTS ermöglicht die parallele Auswertung von Tausenden Verbindungen und bietet sowohl Effizienz als auch statistische Belastbarkeit.

High-throughput assays for enzyme inhibitor screening

Die Komplexität von Assay-Design, Automatisierung und Datenanalyse stellt jedoch häufig Herausforderungen dar. Das Inhibitoren-Screening erfordert Assays, die nicht nur sensitiv und reproduzierbar, sondern auch mit miniaturisierten, automatisierten Workflows kompatibel sind. Darüber hinaus ist spezialisiertes Fachwissen unerlässlich, um Assay-Bedingungen an verschiedene Enzymfamilien anzupassen und biologisch relevante Ergebnisse zu gewährleisten.

Creative Enzymes begegnet diesen Herausforderungen durch die Integration tiefgehender enzymologischer Expertise mit fortschrittlichen HTS-Technologien. Wir bieten maßgeschneiderte Assays, modernste Automatisierung und Datenanalyse-Pipelines zur Unterstützung eines breiten Spektrums von Inhibitoren-Entdeckungsprogrammen.

Unsere Serviceangebote

Unser High-Throughput-Inhibitor-Assays und Screening-Service ist darauf ausgelegt, Kunden in allen Aspekten des Inhibitoren-Tests zu unterstützen – von der Assay-Entwicklung bis zu groß angelegten Screening-Kampagnen.

Unsere Dienstleistungen

Assay-Entwicklung und -Optimierung

  • Maßgeschneiderte Assay-Formate, einschließlich spektrophotometrischer, fluorometrischer, lumineszenter und absorbanzbasierter Auslesungen.
  • Anpassung von Assays für spezifische Enzymfamilien (Kinasen, Proteasen, Glycosidasen, Lipasen, Esterasen, Transferasen usw.).
  • Validierung des dynamischen Bereichs, Signal-Rausch-Verhältnisses und der Reproduzierbarkeit.

High-Throughput-Screening (HTS)

  • Screening von Tausenden Verbindungen unter Verwendung von 96-, 384- oder 1536-Well-Mikroplattenformaten.
  • Automatisierte Liquid-Handling-Systeme für eine konsistente Probenvorbereitung.
  • Integration von Robotik, Plattenlesern und Datenerfassungssystemen für effiziente Workflows.

Assay-Formate und Strategien

  • Biochemische Assays: Überwachung des Substratumsatzes, der Produktbildung oder des Kofaktorenverbrauchs.
  • Bindungsassays: Verwendung von Oberflächenplasmonenresonanz (SPR), Fluoreszenzpolarisation (FP) oder Biolayer-Interferometrie (BLI).
  • Mechanismusbasierte Assays: Entwickelt, um zwischen kompetitiven, nicht-kompetitiven oder allosterischen Inhibitoren zu unterscheiden.
  • Stabilitäts- und Spezifitätstests: Inhibitoraktivität unter verschiedenen pH-, Temperatur- oder Lösungsmittelbedingungen; Bewertung von Off-Target-Interaktionen.

Datenanalyse und Ergebnisse

  • Roh- und verarbeitete Assay-Daten in standardisierten Formaten.
  • Quantitative Messungen der Inhibition (IC50, Ki, Dosis-Wirkungs-Kurven).
  • Hit-Identifizierung mit statistischen Vertrauensmaßen (Z′-Faktor, Signalfenster).
  • Sortierte Listen von Kandidateninhibitoren mit Empfehlungen für Folgeuntersuchungen.
  • Umfassender Abschlussbericht einschließlich Assay-Design, Bedingungen und detaillierten Ergebnissen.

Mit diesem integrierten Ansatz bietet Creative Enzymes den Kunden nicht nur hochwertige Daten, sondern auch umsetzbare Erkenntnisse für die nachgelagerte Optimierung.

Kontaktieren Sie unser Team

Unsere umfassenden Dienstleistungen für High-Throughput-Inhibitoren-Screening

Zusätzlich zum eigentlichen Screening bieten wir ein vollständiges Spektrum unterstützender Dienstleistungen, um zuverlässige Ergebnisse und einen reibungslosen Projektverlauf zu gewährleisten:

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Unsere Vorteile

Umfassende Assay-Expertise

Fähigkeit zur Entwicklung von Assays für verschiedene Enzymfamilien und Nachweistechnologien.

Fortschrittliche Automatisierung

Robotergestützte Liquid-Handling-Systeme und Plattenleser gewährleisten hohe Präzision und Durchsatz.

Skalierbare Formate

Von kleinen Pilot-Screenings bis zu groß angelegten Kampagnen mit Tausenden von Verbindungen.

Datenqualitäts-Sicherung

Strenge Validierungsschritte garantieren Sensitivität, Reproduzierbarkeit und niedrige Fehlerraten.

Anpassbare Lösungen

Flexible Workflows, zugeschnitten auf Kundenziele, Substanzbibliotheken und Assay-Präferenzen.

End-to-End-Integration

Nahtlose Verbindung mit Bibliotheksaufbau, Aktivitätsmessung und SAR-Studien.

Fallstudien und Anwendungen aus der Praxis

Fall 1: Entdeckung potenter SARS-CoV-2 Mpro-Inhibitoren

Die Hauptprotease (Mpro) von SARS-CoV-2 ist ein entscheidendes antivirales Ziel. Ein neues fluorogenes Substrat wurde für das High-Throughput-Screening entwickelt und übertraf herkömmliche fluoreszierende Peptide. Mit fokussierten Bibliotheken wurden zwei Inhibitorklassen – peptidomimetische Azanitrile und Pyridylindolester – identifiziert, optimiert und biochemisch charakterisiert. Azanitril-Derivate hemmten gleichzeitig Mpro und Cathepsin L, was für den Viruseintritt relevant ist, während Pyridylester mittels positionsabhängigem Screening bewertet wurden. Zwei irreversible Inhibitoren, Azanitril 8 (Ki = 24 nM) und Pyridylester 17 (Ki = 10 nM), zeigten außergewöhnliche Potenz. Diese rational entworfenen Moleküle stellen vielversprechende Kandidaten für die weitere antivirale Entwicklung dar und unterstreichen die Wirksamkeit gezielter Bibliotheksansätze gegenüber herkömmlichem virtuellem Screening.

Development of SARS-CoV-2 main protease inhibitors through high-throughput screening and rational designAbbildung 1. Die Hauptprotease (Mpro) von SARS-CoV-2 wurde als bedeutendes Arzneimittelziel zur Behandlung von COVID-19 erkannt. Das Design eines neuen fluorogenen Substrats, die rekombinante Expression von Mpro und die Entwicklung eines HTS-Assays wurden mit einem struktur-basierten, rationalen Ansatz kombiniert, was zur Entdeckung maßgeschneiderter Azanitrile und Indol-Pyridylester als neuartige, außergewöhnlich potente Mpro-Inhibitoren führte. (Breidenbach et al., 2021)

Fall 2: Flüssigkristall-gestütztes Screening von Xanthinoxidase-Inhibitoren

Kleinmolekulare Inhibitoren sind essenziell für die therapeutische Entwicklung, und effiziente Screening-Methoden sind entscheidend. Ein neuartiger, auf Flüssigkristallen (LC) basierender Assay wurde entwickelt, der die durch Enzymkatalyse induzierte Aptamerfreisetzung zur Identifizierung von Xanthinoxidase (XOD)-Inhibitoren nutzt. XOD-vermittelte Xanthinoxidation verhindert die Aptamerbindung und erzeugt helle LC-Bilder, während die Inhibition die Aptamerbindung wiederherstellt und zu dunklen Bildern führt. Beim Screening einer kleinen Bibliothek von Triazolderivaten wurden drei potente Inhibitoren identifiziert. Molekulardocking bestätigte die Besetzung der aktiven Stelle, und die Verbindungen zeigten ausgezeichnete Biokompatibilität in HEK293- und HeLa-Zellen. Diese High-Throughput-, markierungsfreie LC-basierte Strategie bietet hohe Sensitivität und Genauigkeit und stellt einen vielversprechenden Ansatz für die effiziente Entdeckung von Enzyminhibitoren dar.

Liquid crystal-based screening assay for xanthine oxidase (XOD) inhibitorsAbbildung 2. Screening potenzieller XOD-Inhibitoren. (A) Chemische Strukturen ausgewählter potenzieller Inhibitoren. (B) Aktivität von XOD nach Inhibition durch verschiedene Konzentrationen von Verbindung I. (C) Molekulardocking von XOD mit Verbindung I. Die wichtigsten Aminosäurereste von XOD in der aktiven Stelle sind als dünne Stäbchen dargestellt. Die violetten gestrichelten Linien stehen für Wasserstoffbrücken, und die Wasserstoffbrückenabstände betragen 3,0, 3,1 und 2,7 Å. (Wu et al., 2021)

FAQs zu High-Throughput-Inhibitor-Assays und Screening

  • F: Wie viele Verbindungen können Sie in einer einzigen Kampagne screenen?

    A: Unsere Plattform unterstützt Screening-Kampagnen von einigen Hundert bis über 100.000 Verbindungen, abhängig von den Anforderungen des Kunden und dem Bibliotheksformat.

  • F: Welche Nachweismethoden stehen für Assays zur Verfügung?

    A: Wir unterstützen eine Vielzahl von Nachweismethoden, darunter Absorption, Fluoreszenz, Lumineszenz, Fluoreszenzpolarisation und markierungsfreie Ansätze wie SPR und BLI.

  • F: Wie stellen Sie die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Assays sicher?

    A: Wir validieren Assays vor dem Screening, wenden statistische Parameter wie Z′-Faktoren an und integrieren positive/negative Kontrollen in jeden Durchlauf. Automatisierte Systeme reduzieren manuelle Variabilität und gewährleisten eine konsistente Leistung.

  • F: Können Assays für spezifische Enzyme oder Bedingungen angepasst werden?

    A: Ja. Wir sind darauf spezialisiert, Assays an kundenspezifische Enzyme, Substrate und Bedingungen (z. B. pH, Temperatur, Kofaktoren) anzupassen, um biologische Relevanz und industrielle Anwendbarkeit sicherzustellen.

  • F: Wie werden falsch-positive Ergebnisse beim HTS minimiert?

    A: Wir setzen strenge Kontrollen, wiederholte Tests und orthogonale Bestätigungsassays ein, um Artefakte auszuschließen. Datenanalyse-Pipelines sind darauf ausgelegt, inkonsistente oder wenig vertrauenswürdige Ergebnisse zu kennzeichnen.

  • F: Welche Ergebnisse kann ich am Ende eines Screening-Projekts erwarten?

    A: Kunden erhalten Rohdaten, verarbeitete Datensätze, Dosis-Wirkungs-Kurven, sortierte Inhibitorlisten und einen detaillierten Bericht mit Zusammenfassung von Assay-Design, Bedingungen und validierten Hits sowie Empfehlungen für Folgeuntersuchungen.

Referenzen:

  1. Breidenbach J, Lemke C, Pillaiyar T, et al. Targeting the main protease of SARS-CoV-2: from the establishment of high throughput screening to the design of tailored inhibitors. Angew Chem Int Ed. 2021;60(18):10423-10429. doi:10.1002/anie.202016961
  2. Wu W, Wang W, Qi L, et al. Screening of xanthine oxidase inhibitors by liquid crystal-based assay assisted with enzyme catalysis-induced aptamer release. Anal Chem. 2021;93(15):6151-6157. doi:10.1021/acs.analchem.0c05456
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Nur für Forschungs- und Industriezwecke. Nicht für den persönlichen Gebrauch bestimmt. Bestimmte Produkte in Lebensmittelqualität eignen sich für die Formulierungsentwicklung in Lebensmitteln und verwandten Anwendungen.

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