高通量筛选技术的演进重新定义了研究实验室大规模评估化学和生物相互作用的方式。早期的手动筛选流程缓慢、劳动密集且通量有限，限制了发现工作的范围。随着自动化和微型化的成熟，高通量筛选（HTS）使系统化测试成千上万个化合物成为可能，彻底改变了药物发现流程并扩展了可行的生物靶点。本文追溯了HTS的历史，描述了关键技术里程碑，并探讨了超高通量筛选（uHTS）的发展以及重塑实验设计和数据解读的新兴范式。

从手动筛选到自动化工作流

手动化合物测试主导了早期的发现项目，依赖于手动移液、基于试管的实验和单点测量，通量很少超过每天几十个测试。

HTS的历史始于20世纪80年代，早期的实验室自动化（96孔微孔板、基础液体处理机器人和可编程工作流）启动了从手动实验向可扩展、标准化格式的转变。

到20世纪90年代，完全集成的HTS平台结合了机器人技术、微型化实验、读板机和数据管理系统，实现了每天数千次测试的快速执行。384孔和后来的1536孔板的引入加速了这一转变，降低了试剂成本，同时提高了精度。

高通量筛选的核心原则

高通量筛选使用自动化的平行实验从大型化合物库中识别生物活性化合物。HTS利用机器人技术、微型化和先进的检测方法高效地进行数千至数百万次实验。

HTS工作流的关键组件通常包括：

• 自动化液体处理系统
• 基于微孔板的实验
• 集成检测技术（荧光、发光、无标记检测）
• 数据管理和分析基础设施

HTS支持生化、细胞和功能基因组学实验，也使得多种模式的筛选成为可能，包括小分子、肽、生物制品和基因扰动。

超高通量筛选的兴起

随着化学库在21世纪初和2010年代的扩大，HTS基础设施进一步扩展以保持可行性。超高通量筛选应运而生，通过极端微型化和全自动化实现处理数百万个化合物的能力。

uHTS的优势包括：

• 使用最少试剂体积实现最大通量
• 通过机器人一致性提高实验精度
• 与机器学习集成，用于命中识别和预测建模

然而，uHTS也带来了挑战，如数据过载、微型化尺度下的实验干扰以及稳健的质量控制指标的需求。

手动、自动化HTS与uHTS的关键差异

未来方向

随着技术的不断进步，高通量筛选正朝着更高通量、更小体积和更智能的数据分析方向发展。微流控技术、液滴微流控和器官芯片等新兴平台有望进一步推动筛选效率。同时，人工智能和机器学习的深度融合将实现从实验设计到命中优化的全流程智能化，加速从靶点发现到临床候选物的转化。