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Hochdurchsatz-Inhibitor-Assays und Screening

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Creative Enzymes bietet umfassende Dienstleistungen für High-Throughput-Inhibitor-Assays und -Screening (HTS), um die Identifizierung von Enzyminhibitoren für pharmazeutische, lebensmittelbezogene und industrielle Anwendungen zu beschleunigen. Durch die Kombination fortschrittlicher Assay-Technologien, Automatisierungsplattformen und ausgewiesener Expertise in der Enzymologie ermöglichen wir ein präzises, skalierbares und reproduzierbares Screening von Tausenden von Verbindungen. Ob zur frühen Hit-Identifizierung oder für groß angelegte Validierungskampagnen – unsere Services bieten Kunden eine belastbare Grundlage, um vielversprechende Inhibitoren in die weitere Entwicklung zu überführen.

High-Throughput-Inhibitor-Assays und -Screening verstehen

High-Throughput-Screening ist ein zentraler Baustein der modernen Inhibitor-Discovery. Klassische, kleinmaßstäbliche enzymatische Assays reichen nicht aus, um die umfangreichen Substanzbibliotheken zu bewältigen, die in heutigen Entwicklungs-Pipelines für Arzneimittel und Biokatalysatoren erforderlich sind. HTS ermöglicht die parallele Bewertung Tausender Verbindungen und bietet damit sowohl Effizienz als auch statistische Robustheit.

High-Throughput-Assays für das Screening von Enzyminhibitoren

Die Komplexität von Assay-Design, Automatisierung und Datenanalyse stellt jedoch häufig eine Herausforderung dar. Inhibitor-Screening erfordert Assays, die nicht nur sensitiv und reproduzierbar sind, sondern auch mit miniaturisierten, automatisierten Workflows kompatibel. Darüber hinaus ist spezialisiertes Know-how erforderlich, um Assay-Bedingungen an unterschiedliche Enzymfamilien anzupassen und sicherzustellen, dass die Ergebnisse biologisch relevant sind.

Creative Enzymes adressiert diese Herausforderungen durch die Integration fundierter enzymologischer Expertise mit fortschrittlichen HTS-Technologien. Wir bieten maßgeschneiderte Assays, modernste Automatisierung sowie Datenanalyse-Pipelines zur Unterstützung eines breiten Spektrums von Inhibitor-Discovery-Programmen.

Unser Leistungsangebot

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

Unsere Leistungen

Assay-Entwicklung und -Optimierung

  • Maßgeschneiderte Assay-Formate, einschließlich spektrophotometrischer, fluorometrischer, lumineszenter und absorbanzbasierter Readouts.
  • Anpassung von Assays an spezifische Enzymfamilien (Kinasen, Proteasen, Glykosidasen, Lipasen, Esterasen, Transferasen etc.).
  • Validierung von Dynamikbereich, Signal-zu-Rausch-Verhältnis und Reproduzierbarkeit.

High-Throughput-Screening (HTS)

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

Assay-Formate und Strategien

  • Biochemische Assays: Monitoring von Substratumsatz, Produktbildung oder Kofaktorverbrauch.
  • Bindungsassays: Einsatz von Oberflächenplasmonenresonanz (SPR), Fluoreszenzpolarisation (FP) oder Biolayer-Interferometrie (BLI).
  • Mechanismusbasierte Assays: Ausgelegt zur Unterscheidung kompetitiver, nichtkompetitiver oder allosterischer Inhibitoren.
  • Stabilitäts- und Spezifitätstests: Inhibitoraktivität unter variierenden pH-, Temperatur- oder Lösungsmittelbedingungen; Bewertung von Off-Target-Interaktionen.

Datenanalyse und Deliverables

  • Rohdaten und prozessierte Assay-Daten in standardisierten Formaten.
  • Quantitative Inhibitionsparameter (IC50, Ki, Dosis-Wirkungs-Kurven).
  • Hit-Identifizierung mit statistischen Konfidenzmaßen (Z′-Faktor, Signalfenster).
  • Rankings potenzieller Inhibitoren mit Empfehlungen für Folgestudien.
  • Umfassender Abschlussbericht einschließlich Assay-Design, Bedingungen und detaillierter Ergebnisse.

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

Kontaktieren Sie unser Team

Unsere umfassenden Services für das High-Throughput-Inhibitor-Screening

Zusätzlich zum Screening selbst bieten wir ein vollständiges Portfolio unterstützender Leistungen, um belastbare Ergebnisse und einen reibungslosen Projektfortschritt sicherzustellen:

Anfrage

Unsere Vorteile

Breite Assay-Expertise

Fähigkeit zur Entwicklung von Assays über diverse Enzymfamilien und Detektionstechnologien hinweg.

Fortschrittliche Automatisierung

Robotergestütztes Liquid Handling und Plattenleser gewährleisten hohe Präzision und hohen Durchsatz.

Skalierbare Formate

Von kleinen Pilot-Screens bis zu Full-Scale-Kampagnen mit Tausenden von Verbindungen.

Qualitätssicherung der Daten

Strenge Validierungsschritte gewährleisten Sensitivität, Reproduzierbarkeit und niedrige Fehlerraten.

Individualisierbare Lösungen

Flexible Workflows, zugeschnitten auf Zielstrukturen, Substanzbibliotheken und Assay-Präferenzen der Kunden.

End-to-End-Integration

Nahtlose Anbindung an Bibliotheksaufbau, Aktivitätsmessung und SAR-Studien.

Case Studies und Anwendungen aus der Praxis

Case 1: Identifizierung hochpotenter SARS-CoV-2-Mpro-Inhibitoren

Die Hauptprotease (Mpro) von SARS-CoV-2 ist ein kritisches antivirales Target. Für das High-Throughput-Screening wurde ein neues fluorogenes Substrat entwickelt, das konventionelle fluoreszente Peptide übertraf. Mithilfe fokussierter Bibliotheken wurden zwei Inhibitorklassen – peptidomimetische Azanitrile und Pyridyl-Indolester – identifiziert, optimiert und biochemisch charakterisiert. Azanitril-Derivate inhibierten gleichzeitig Mpro und Cathepsin L, das für den Viruseintritt relevant ist, während Pyridylester mittels positional scanning evaluiert wurden. Zwei irreversible Inhibitoren, Azanitril 8 (Ki = 24 nM) und Pyridylester 17 (Ki = 10 nM), zeigten eine außergewöhnliche Potenz. Diese rational designten Moleküle stellen vielversprechende Kandidaten für die weitere antivirale Entwicklung dar und unterstreichen die Wirksamkeit zielgerichteter Bibliotheksansätze gegenüber konventionellem Virtual Screening.

Entwicklung von SARS-CoV-2-Hauptprotease-Inhibitoren durch High-Throughput-Screening und rationales DesignAbbildung 1. Die Hauptprotease (Mpro) von SARS-CoV-2 wurde als bedeutendes Arzneimittel-Target zur Behandlung von COVID-19 identifiziert. 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, der zur Identifizierung maßgeschneiderter Azanitrile und Indol-Pyridylester als neuartige, außergewöhnlich potente Mpro-Inhibitoren führte. (Breidenbach et al., 2021)

Case 2: Flüssigkristall-unterstütztes Screening von Xanthinoxidase-Inhibitoren

Niedermolekulare Inhibitoren sind essenziell für die therapeutische Entwicklung, und effiziente Screening-Methoden sind hierfür entscheidend. Es wurde ein neuartiger, flüssigkristall(LC)-basierter Assay entwickelt, der eine durch Enzymkatalyse induzierte Aptamer-Freisetzung nutzt, um Xanthinoxidase(XOD)-Inhibitoren zu identifizieren. Die XOD-vermittelte Xanthinoxidation verhindert die Aptamer-Bindung und erzeugt helle LC-Bilder, während eine Inhibition die Aptamer-Bindung wiederherstellt und zu dunklen Bildern führt. Das Screening einer kleinen Bibliothek von Triazol-Derivaten identifizierte drei potente Inhibitoren. Molekulares Docking bestätigte die Besetzung des aktiven Zentrums, und die Verbindungen zeigten eine 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 Identifizierung von Enzyminhibitoren dar.

Flüssigkristallbasierter Screening-Assay für Xanthinoxidase (XOD)-InhibitorenAbbildung 2. Screening potenzieller XOD-Inhibitoren. (A) Chemische Strukturen ausgewählter potenzieller Inhibitoren. (B) Aktivität von XOD nach Inhibition durch unterschiedliche Konzentrationen von Verbindung I. (C) Molekulares Docking von XOD mit Verbindung I. Die wichtigsten Aminosäurereste von XOD im aktiven Zentrum sind als dünne Stäbchen dargestellt. Die violetten gestrichelten Linien stehen für Wasserstoffbrückenbindungen; die Abstände betragen 3,0, 3,1 bzw. 2,7 Å. (Wu et al., 2021)

FAQs zu High-Throughput-Inhibitor-Assays und -Screening

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

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

  • F: Welche Detektionsmethoden stehen für Assays zur Verfügung?

    A: Wir unterstützen eine breite Palette an Detektionsmethoden, darunter Absorbanz, Fluoreszenz, Lumineszenz, Fluoreszenzpolarisation sowie markierungsfreie Ansätze wie SPR und BLI.

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

    A: Wir validieren Assays vor dem Screening unter Anwendung statistischer Parameter wie Z′-Faktoren und integrieren in jedem Lauf Positiv-/Negativkontrollen. Automatisierte Systeme reduzieren manuelle Variabilität und gewährleisten eine konsistente Performance.

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

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

  • F: Wie werden falsch-positive Treffer während des HTS minimiert?

    A: Wir setzen strenge Kontrollen, Replikatmessungen und orthogonale Bestätigungsassays ein, um Artefakte auszuschließen. Unsere Datenanalyse-Pipelines sind darauf ausgelegt, inkonsistente oder Ergebnisse mit geringer Konfidenz zu kennzeichnen.

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

    A: Kunden erhalten Rohdaten, prozessierte Datensätze, Dosis-Wirkungs-Kurven, gerankte Inhibitor-Listen sowie einen detaillierten Bericht mit Zusammenfassung von Assay-Design, Bedingungen und validierten Hits – einschließlich Empfehlungen für Folgestudien.

Literatur:

  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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