Peran Skrining dan Pengelolaan Koleksi Senyawa dalam Penemuan Obat: Pendekatan Modular dan Otomatisasi

Halo sobat sains!

Skrining merupakan proses penyaringan untuk menemukan beberapa senyawa dari kumpulan besar senyawa yang memiliki aktivitas biologis yang diinginkan. Premis dasar dari skrining adalah uji biologis (assays) yang dilakukan secara relevan, dapat direproduksi, andal, dan kuat dengan hasil yang relevan secara biologis.

Keterbatasan atau Kelemahan dalam Pengelolaan Uji Biologis secara Manual.

Tim harus menyimpan ribuan uji biologis yang sangat berharga dan sensitif dalam satu waktu. Mereka memerlukan sistem yang memungkinkan pelacakan tabung assay secara akurat dalam perpustakaan mereka serta mengambil tabung tersebut dengan cepat untuk memenuhi standar kecepatan dan akurasi yang tinggi.

Awalnya, tabung-tabung ini disimpan dalam empat freezer manual tradisional, dan dua teknisi penuh waktu bertugas mengambil tabung untuk dianalisis. Selama 10 jam kerja sehari, dua teknisi tersebut harus mengambil lebih dari 2000 tabung untuk dianalisis dan mengembalikan jumlah tabung yang sama ke dalam freezer. Proses ini tidak hanya melelahkan dan rentan terhadap kesalahan, tetapi juga membuat pengalaman kerja menjadi kurang nyaman dan membosankan karena sifat pekerjaan yang monoton dan tidak menyenangkan.

Pengelolaan Koleksi dalam Penemuan Obat

Skrining dapat dilakukan pada kapasitas atau kecepatan pemrosesan data atau sampel dalam suatu sistem atau proses dengan otomatisasi yang kompatibel. Skrining sangat penting dalam upaya penemuan obat, karena keluaran biologis yang andal dibutuhkan untuk memandu program obat kimia, menguji senyawa dari virtual screens dan docking, serta mengonfirmasi aktivitas senyawa yang masuk ke dalam jalur pengembangan. Kebutuhan untuk menemukan obat yang dapat secara khusus menargetkan dan berinteraksi dengan molekul biologis tertentu, seperti enzim atau reseptor, yang terkait dengan penyakit atau kondisi medis tertentu, sebagian besar perusahaan farmasi telah mengumpulkan Compound libraries atau koleksi senyawa yang cukup besar.

Koleksi senyawa dan pengelolaannya menjadi aspek penting dalam proses analisis skrining senyawa dan tetap menjadi area yang sangat penting di sebagian besar perusahaan. Biaya yang mahal dalam mengumpulkan senyawa dan pentingnya dalam upaya penemuan obat atau bahan kimia, koleksi senyawa ini sering dianggap sebagai "permata berharga" perusahaan. Sebagian besar perusahaan sekarang mengakui pentingnya mengelola koleksi mereka dengan hati-hati dan telah membentuk kelompok atau fasilitas terpusat untuk menyimpan dan mengelola perpustakaan senyawa tersebut.

Koleksi senyawa yang dilarutkan dalam DMSO dan disimpan dalam aliquot kecil yang dapat ditempatkan dalam rak 96 tabung dengan dimensi yang sama seperti well-96 microplate. Pendekatan modular ini memungkinkan fasilitas untuk merencanakan kebutuhan kapasitas dengan lebih fleksibel, memungkinkan penambahan atau pengurangan unit penyimpanan sesuai dengan perubahan kebutuhan kapasitas. Selain itu, unit-unit ini tidak harus terhubung dalam sistem otomatisasi penuh dan dapat dioperasikan sebagai workstation terpisah, namun tetap terintegrasi dalam alur kerja yang sangat efisien.

Perkembangan teknologi otomatisasi dan dispensi telah menyebabkan perubahan dalam cara penyimpanan sampel. Sistem penyimpanan yang dulunya besar dan monolitik kini telah beralih ke sistem yang lebih kecil dan modular. Adapaun contoh sistem modular yaitu comPOUND (SPT Labtech). Perubahan ini mengurangi kebutuhan akan unit otomatisasi berukuran besar dan tenaga kerja yang banyak, yang sebelumnya diperlukan. Sekarang, unit penyimpanan modular dapat menampung jumlah senyawa yang signifikan (antara 100.000 hingga 200.000) dalam unit yang dilengkapi dengan sistem otomatisasi untuk mengambil dan menempatkan senyawa.

comPOUND

SPT Labtech comPOUND menyediakan penyimpanan yang aman untuk tabung dengan kode 2D pada suhu -20C, +4C, dan suhu sekitarnya. Adapaun inovatif yang diberikan oleh comPOUND yaitu:

• Sistem carousel yang inovatif mampu menghadirkan penyimpanan dengan kepadatan tinggi namun dengan unit yang ringkas.
• Desain yang dirancang dengan gaya mesin penjual otomatis yang nyaman untuk digunakan serta menjaga keamanan sampel.
• Solusi penyimpanan sampel yang mudah untuk dilacak
• Pengambilan sampel secara individual tanpa mengganggu penyimpanan sampel lain.
• Teknologi pneumatik membuat penyimpanan memiliki akses yang cepat dan alur kerja manajemen sampel yang efisien

comPOUND SPT Labtech digunakan untuk penyimpanan sampel biologis dan kimia sampel serperti candidate drug compounds, DNA, protein, antibody dan oligos. Adapun spesifikasi dari comPOUND sebagai berikut:

Storage conditions

Dry air or nitrogen, hermetically sealed with user-defined temperature at +4C, ambient and -20C store

Approximate dimensions (W x D x H)

1.2m x 1.65m x 2.4m
48in x 65in x 93in

Capacity and throughput

Storage of 100,000 x 1.4 mL vials, 200,000 x 0.5 mL vials and throughput of 600 vials/hour

User interface

Simple UI at local console

Input and output format

96-position SBS racks with 2D barcoded tubes

Power

Europe: 230V 50Hz. US: 208V - 240V Two phase @ 60 HzMax power consumption during normal use is 1.8 kW, average 1.25 kW

Teknologi otomatisasi dalam manajemen koleksi senyawa, seperti comPOUND dari SPT Labtech, telah merevolusi proses penyimpanan dan pengelolaan sampel biologis. Dengan fitur penyimpanan yang efisien, akurat, dan aman, sistem seperti ini tidak hanya mengurangi kesalahan manusia tetapi juga meningkatkan kecepatan dan kapasitas skrining dalam proses penemuan obat. Pendekatan modular serta pengelolaan otomatis memberikan fleksibilitas yang diperlukan untuk menghadapi tantangan dalam penanganan ribuan senyawa. Inovasi ini, dengan akses cepat dan pelacakan yang tepat, memastikan koleksi senyawa yang berharga dapat dikelola secara lebih efisien dan andal, mendukung keberhasilan dalam upaya pengembangan obat yang lebih efektif dan tepat sasaran.

Sumber: 

William P. Janzen, Screening Technologies for Small Molecule Discovery: The State of the Art, Chemistry & Biology, Volume 21, Issue 9, 2014, Pages 1162-1170, ISSN 1074-5521, https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2014.07.015.