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An Integrated Microfluidic Processor for DNA-Encoded Combinatorial Library Functional Screening.
ACS Combinatorial Science ( IF 3.903 ) Pub Date : 2017-02-16 , DOI: 10.1021/acscombsci.6b00192
Andrew B MacConnell 1 , Alexander K Price 1 , Brian M Paegel 1
Affiliation  

DNA-encoded synthesis is rekindling interest in combinatorial compound libraries for drug discovery and in technology for automated and quantitative library screening. Here, we disclose a microfluidic circuit that enables functional screens of DNA-encoded compound beads. The device carries out library bead distribution into picoliter-scale assay reagent droplets, photochemical cleavage of compound from the bead, assay incubation, laser-induced fluorescence-based assay detection, and fluorescence-activated droplet sorting to isolate hits. DNA-encoded compound beads (10-μm diameter) displaying a photocleavable positive control inhibitor pepstatin A were mixed (1920 beads, 729 encoding sequences) with negative control beads (58 000 beads, 1728 encoding sequences) and screened for cathepsin D inhibition using a biochemical enzyme activity assay. The circuit sorted 1518 hit droplets for collection following 18 min incubation over a 240 min analysis. Visual inspection of a subset of droplets (1188 droplets) yielded a 24% false discovery rate (1166 pepstatin A beads; 366 negative control beads). Using template barcoding strategies, it was possible to count hit collection beads (1863) using next-generation sequencing data. Bead-specific barcodes enabled replicate counting, and the false discovery rate was reduced to 2.6% by only considering hit-encoding sequences that were observed on >2 beads. This work represents a complete distributable small molecule discovery platform, from microfluidic miniaturized automation to ultrahigh-throughput hit deconvolution by sequencing.

中文翻译:

用于DNA编码组合文库功能筛选的集成微流处理器。

DNA编码的合成引起了人们对组合化合物库(用于药物发现)以及自动和定量库筛选技术的兴趣。在这里,我们公开了一种微流控电路,可以对DNA编码的复合珠进行功能筛选。该设备可将文库珠粒分配到皮升级检测试剂液滴中,从珠粒中进行化合物的光化学裂解,测定孵育,基于激光的荧光检测方法,以及荧光激活的液滴分类以分离命中物。将显示有光可裂解的阳性对照抑制剂胃抑素A的DNA编码的复合珠(直径为10μm)与阴性对照珠(58 000个珠,1728个编码序列)混合(1920个珠,729个编码序列),并使用A筛选对组织蛋白酶D的抑制作用生化酶活性测定。在240分钟的分析中孵育18分钟后,该电路对1518个命中液滴进行了分类,以进行收集。目视检查液滴的子集(1188个液滴)产生了24%的错误发现率(1166个胃抑素A珠; 366个阴性对照珠)。使用模板条形码策略,可以使用下一代测序数据对命中收集珠(1863)进行计数。特定于珠子的条形码可进行重复计数,并且仅考虑在> 2个珠子上观察到的命中编码序列,错误发现率可降低至2.6%。这项工作代表了一个完整的可分配小分子发现平台,从微流体微型化自动化到通过测序实现的超高通量命中反卷积。目视检查液滴的子集(1188个液滴)产生了24%的错误发现率(1166个胃抑素A珠; 366个阴性对照珠)。使用模板条形码策略,可以使用下一代测序数据对命中收集珠(1863)进行计数。特定于珠子的条形码可进行重复计数,并且仅考虑在> 2个珠子上观察到的命中编码序列,错误发现率可降低至2.6%。这项工作代表了一个完整的可分配小分子发现平台,从微流体微型化自动化到通过测序实现的超高通量命中反卷积。目视检查液滴的子集(1188个液滴)产生了24%的错误发现率(1166个胃抑素A珠; 366个阴性对照珠)。使用模板条形码策略,可以使用下一代测序数据对命中收集珠(1863)进行计数。特定于珠子的条形码可进行重复计数,并且仅考虑在> 2个珠子上观察到的命中编码序列,错误发现率可降低至2.6%。这项工作代表了一个完整的可分配小分子发现平台,从微流体微型化自动化到通过测序实现的超高通量命中反卷积。可以使用下一代测序数据对命中收集珠(1863)进行计数。特定于珠子的条形码可进行重复计数,并且仅考虑在> 2个珠子上观察到的命中编码序列,错误发现率可降低至2.6%。这项工作代表了一个完整的可分配小分子发现平台,从微流体微型化自动化到通过测序实现的超高通量命中反卷积。可以使用下一代测序数据对命中收集珠(1863)进行计数。特定于珠子的条形码可进行重复计数,并且仅考虑在> 2个珠子上观察到的命中编码序列,错误发现率可降低至2.6%。这项工作代表了一个完整的可分配小分子发现平台,从微流体微型化自动化到通过测序实现的超高通量命中反卷积。
更新日期:2017-02-22
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