Revvity助力药物筛选自动化

药物筛选为什么要自动化，这是一个老生常谈的话题。随着科技的进步，自动化技术正在深刻地改变着人类的生活，同时，也改变了生命科学领域的研究方式。新的一年，面对市场环境的不确定性，生命科学的自动化进程是会停滞不前还是会飞速发展，引发了我们广泛的思考。但无论如何，在过去的这些年，自动化技术确实提高了实验室的效率，减少了人工误差，还为科研人员提供了更多的时间和精力去探索新的研究领域，极大地推动了生命科学研究的创新性。这是自动化技术在生命科学行业应用以来，我们达成的共识。

来看一组数据，这组数据来自PUBMED，当我们以高通量筛选和自动化实验为检索词来搜索近年来发表的文章的时候，会发现以黄色表示的自动化实验从1980年开始逐年快速增长，并在2000年左右增长尤其显著。而以绿色代表的高通量实验，则是从1990年开始逐渐增长的，也是在2000年前后开始迅速增长，这也侧面反映了高通量筛选在科研界受重视的程度，如果以影响因子来看，这些文章拿出来绝大部分都是言之有物、证据确凿的高质量文献。而橙色为代表的用自动化方式做高通量筛选的文章虽然也在增长，但是增长速度缓慢，每年大概只有几百篇的发表。所以，总的来看，自动化研究和高通量筛选的研究都是近些年科研的热点，但高通量筛选的自动化水平还需要进一步提高。

生命科学自动化的应用领域主要有这样三个方向基因组学研究、蛋白组学研究和药物研发的研究，今天我们主要探讨药物研发这部分，说到药物研发，有一本书非常有名，就是本杰明E布拉斯教授编撰的这本药物研发基本原理，伊布拉斯教授是一位奇才，在药物筛选领域有非常广泛的经验，包括了药物发现和开发的全过程，在这本书里，他总结的药物发现的过程大体两部分，如果以临床研究为节点，可分为靶点验证过程和临床适应症验证过程，我们通常所说的高通量筛选，其实主要体现的是临床前新药发现这一部分。而一个药物的开发，所耗费的时间长达十年，资金耗费也高达17.5亿美金，耗费的时间和金钱远比我们想象的多太多。这是目前我们急需解决的问题，长远来看，如何能节省这个成本，包括时间成本和资金成本，是我们现在药物发现从业者从一开始就要考虑的问题。

* 图片来源于网络

药物研发主要有这三个方向，化合物筛选、药效学研究、药代动力学研究，这三个阶段相辅相成，共同构成了我们药物开发研究的主要手段，然而，传统生物学实验通常枯燥繁琐，而且重复性差，早期完成一个完整实验通常要一整天时间，且需要人不停地机械式的操作。所幸的是，工程学、信息学等学科的发展为生命科学的研究注入了新活力，各种繁琐的实验逐渐被机器自动化。涉及的自动化技术手段有：液体处理技术、机器人管理技术、机器视觉技术、和智能控制技术。这些技术听起来很陌生，实际上已经广泛的应用于我们的仪器。比如我们大分子分析原来使用跑胶的形式，现在可以使用微流控技术的支持的labchip来进行检测，细胞分析原来使用传统显微镜观察，现在可以使用以机器视觉技术为基础的高内涵代替，在制备方面，化合物稀释或者转移都可以用移液工作站来代替传统手工移液枪的功能，当然也可以使用机器人技术为基础的整合系统来建立ASSAY，不再局限于手工建立时难以避免的主观差异。

其实，我们的生活已经离自动化很近了，像我这样车技很差的人也可以使用自动驾驶技术畅通无阻的行驶，在科研领域也是一样，目前以成像为基础的设备已经广泛的用于细胞级别的研究，一台高内涵一天可拍摄的照片可达到数万张，一台celigo全孔细胞分析仪可以处理的孔板可达上百块。可想而知，过去的几年工作量放在如今也许几天完成了。这不得不归功于自动化的发展，更不用说制备型设备了，前一段时间看到关于深圳湾转化医学实验室超高通量筛选的新闻，题目上赫然写到，通过高通量自动化设备可做到日筛15万小分子的工作量，在此之前，仅靠人的能力，筛选15万小分子可能需要花费几年甚至数十年的工作。如今却能够一天之内就完成，这也应该归功于自动化技术的发展！

自动化产品一直是药物筛选领域的必要选择，这是由筛选本身的特点决定的，药物筛选从一开始就要求系统稳定、完美的可重复性和高效的实验流程。从体外反应到动物水平的筛选，自动化的仪器已经贯穿各个阶段。但这只是阶段一，大部分自动化科研平台都处于这个阶段，使用了大量的自动化设备，但这些设备之间还是需要靠人来链接。现在我们已经有了更好的选择，可以用机械臂来完全代替手工，实现流程自动化。当然，这个流程跟时序控制软件分不开，在已知明确的实验流程和细节后，好的时序规划软件能够最大程度的帮助我们节省时间和成本。当然我们还有更重磅的选择，那就是智能化云实验室系统，这个系统包含了实验室管理的方方面面，包括人员、机时、物料、仪器状态、运行的程序等等，都能够让管理者坐在办公室就能对全局了如指掌，并且这样的平台还能实现共享，无需本地拥有，就能够搭载已有的平台完成实验。到此生命科学实验室完成了终极蜕变，这样的实验环境，我想没有谁能不心动。到那时候，想象力将成为生命科学研究唯一的瓶颈！