A nagy áteresztőképességű szűrés (high-throughput screening, HTS) lényege nagyszámú ismeretlen hatású, de ismert szerkezetű kismolekula kampányszerű sorozatvizsgálata egy egyszerűen kivitelezhető, robusztus és hiteles biológiai tesztben. A szűrővizsgálat találatainak elemzésével azonosíthatóak a farmakológiai hatás és a kémiai kiindulópont-keresés szempontjából fontos szerkezeti elemek.

A nagy áteresztőképességű szűrés kifejlődése az 1980-as évek közepe táján indult meg (Pereira és mtsa, 2009), amit a molekuláris biológia, az automatizálás és a preparatív kémia és analitika területén elért technikai előrelépések tettek lehetővé. A molekuláris biológia módszerei révén megvalósítható lett a célpontul szolgáló biomolekulák (elsősorban rekombináns módszerrel előállított fehérjék, illetve célfehérjét kifejező sejtek) nagy tömegű és megfelelő minőségű előállítása. Kifejleszették az új célpontok sorozatmérésekben történő vizsgálatára alkalmas biológiai tesztrendszereket és az azoknak megfelelő műszeres hátteret. A preparatív kémia fejlődésének következtében pedig kialakult a nagyszámú, kémiailag azonosítható, megfelelő tisztaságú gyógyszerszerű szerves kismolekulát tartalmazó vegyülettárak előállításának és megfelelő tárolásának technológiája.

 

Az ezredfordulót követően azonban a nagy áteresztőképességű tesztelésre alapozott gyógyszerkutatási programok eredményességében a fenti erőfeszítések ellenére sem tükröződött a léptéknövelés előnye. A választott tesztek prediktív erejével, az alkalmazott technológiák robusztusságával, a vegyülettárakban található vegyületek fizikai kémiai tulajdonságaival, továbbá a kémiai kiindulópont azonosításának szempontjaival kapcsolatban kételyek fogalmazódtak meg, ezért a HTS-trendekben fordulópont következett be (Macarron és mtsai, 2011).

A gyógyszerkutatás korai fázisában a nagy áteresztőképességű tesztelést számos módon hasznosítják. Gyakran a (hagyományos) diverzitásalapú HTS-megközelítést használják, amihez a teljes vegyülettárat vagy az azt kémiailag a lehető legjobban képviselő, válogatott részt vizsgálják. Fókuszált HTS során szerkezeti vagy egyéb, számítógéppel segített virtuális szűrés (lásd 4.6. fejezet) során válogatott vagy célzottan előállított molekulakönyvtárakat vizsgálnak az adott célpontra. Ez a megközelítés a célpont vagy annak ligandumai alapos ismeretében, megfelelő in silico támogatással, továbbá iteratív módon alkalmazható különösen hatékonyan. Az utóbbi megközelítéseknek nagy segítségére van az elmúlt évtizedekben az automatizált mintakezelés és kis térfogatú adagolás területén történt jelentős műszaki előrelépés. A nagy áteresztőképességű sorozatmérések körébe tartozik továbbá a célpont-azonosítás két kampányszerűen kivitelezhető módszere, az árva receptorok (orphan receptors) ligandumainak felderítése és a célpontfehérjék azonosítását szolgáló RNS-interferencia- vagy CRISPR-szűrések (lásd 2. fejezet). Az első esetben a genetikai úton felismert, ismeretlen szerepű lehetséges támadáspontok, például sejtfelszíni fehérjék lehetséges ligandumait szintetikus szerves vegyületek helyett biológiailag aktív (akár ismeretlen hatásmechanizmusú) molekulák, szövet- és szervkivonatkeverékek gyűjteményének vizsgálatával azonosítják, míg a genetikai csendesítéses vagy kiütéses eljárásokban kis interferáló RNS (small interfering RNA, siRNA) vagy CRISPR-Cas9 rendszerrel alkalmazott guide RNS-könyvtárak tömeges szűrésével vizsgálják adott biológiai válaszok modulációját, és ezen keresztül az azokra ható potenciális fehérjepartnereket. A HTS ezenkívül az akadémiai kutatásban is elérhetővé vált, ahol különösen célpontspecifikus farmakológiai eszközök keresésére hasznosítható (Roy, 2018).

A HTS-megközelítést az előzőekben bemutatott előnyök mellett korlátok és hátrányok is jellemzik, amelyeket érdemes a gyógyszerkutatás korai szakaszában mérlegelni.