Das High Throughput Screening (HTS, kurz: Screening) ermöglicht es, biochemische und biologische Tests im Hochdurchsatz durchzuführen. Das heißt, dass Hunderttausende von Substanzen in einem vergleichsweise kurzen Zeitraum getestet werden können.
Zum Einsatz kommt das HTS in der Wirkstoffforschung zur Identifizierung neuer pharmakologischer Substanzen, also in der Medikamentenentwicklung. Indem Prozesse weiter automatisiert werden und immer geringere Substanzmengen für das Screening notwendig sind, können Wirkstoffkandidaten heute in viel kürzerer Zeit geprüft werden.
Durchgeführt werden diese Screenings in Mikroplatten mit einzelnen Vertiefungen, in denen zum Beispiel Zellen wachsen. Hat die Mikroplatte einen durchsichtigen Boden, lassen sich die Zellen mit einem geeigneten Mikroskop betrachten.
Generell wird in der Wirkstoffforschung zwischen zwei HTS-Varianten unterschieden: Beim Target-basierten Verfahren wird die Interaktion zwischen einer Testsubstanz (Wirkstoffkandidat) und einer bestimmten Zielstruktur (oftmals ein Protein) untersucht. Das phänotypische Screening hingegen beschränkt sich nicht nur auf die Identifizierung einzelner Interaktionen, sondern analysiert, wie sich der Phänotyp, also beispielsweise die visuellen Merkmale einer Zelle, verändert.
Durch Kombination zum Fortschritt
Das High Content Screening (HCS) ist eine Version des phänotypischen Screenings: Es kombiniert die Technologie des HTS mit den Vorteilen der automatisierten Bildgebung und Bildanalyse. Durch die hochauflösenden mikroskopischen Verfahren können Unmengen an Daten gewonnen und mit Hilfe modernster KI-gestützter Bildanalysesoftware ausgewertet werden. Die vielen molekularen Merkmale einzelner Zellen, die gleichzeitig untersucht werden können, sind auch der Grund für den Begriff "High Content".
Die Datenfülle, die das HCS generiert, ist sowohl seine Stärke als auch seine Schwäche. Die Informationen automatisiert korrekt zu interpretieren, stellt die Wissenschaft aktuell oftmals noch vor große Herausforderungen. Durch den rasanten Fortschritt auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz sind die Potenziale dieser Technologie für die Medikamentenentwicklung jedoch größer denn je.