Дмитрий Андреевич Солянов
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
Dmitry Andreevich Solyanov
100008, Karaganda c., Gogolya str.,40
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str.,40
Цель. Разработка и теоретическое обоснование комбинаторного дизайна клоногенного анализа для оптимизации скрининга растительных экстрактов, а также количественная оценка его эффективности по сравнению с классическим подходом.
Материалы и методы. Выполнено теоретическое моделирование проведения клоногенного анализа для библиотеки из 10 растительных экстрактов с использованием двух клеточных линий рака простаты (DU145 и LNCaP) и трех повторностей. Проведено сравнение классического индивидуального тестирования с предложенным иерархическим комбинаторным дизайном, основанным на последовательном разделении экстрактов на пулы с последующей деконволюцией результатов. Выполнен расчет необходимого числа экспериментальных этапов, планшетов и эффективности каждого подхода.
Результаты и обсуждение. Установлено, что при исследовании 10 растительных экстрактов классический подход требует выполнения 60 планшетов, тогда как применение иерархического комбинаторного дизайна позволяет сократить их количество до 36, что соответствует снижению числа экспериментальных единиц на 40%. Показано, что эффективность предложенного метода возрастает с увеличением объема библиотеки: при анализе 100 образцов экономия достигает 86% по сравнению с традиционным подходом. Предложенная стратегия позволяет сократить расход реагентов, уменьшить продолжительность эксперимента и повысить информационную плотность скрининга без уменьшения числа повторностей и потери статистической надежности результатов. При этом метод наиболее эффективен для выявления наиболее активного экстракта и требует последующей верификации при анализе нескольких активных компонентов или синергетических взаимодействий.
Выводы. Иерархический комбинаторный дизайн представляет собой эффективный инструмент оптимизации клоногенного анализа, позволяющий существенно сократить количество экспериментальных постановок, временные и материальные затраты при сохранении достоверности получаемых результатов. Предложенный подход может быть использован в качестве этапа первичного высокопроизводительного скрининга растительных экстрактов и других биологически активных соединений с последующим проведением детализированных исследований наиболее перспективных образцов.
Aim. To develop and theoretically validate a combinatorial clonogenic assay design for optimizing the screening of plant extracts and to quantitatively evaluate its efficiency compared with the conventional approach.
Materials and methods. A theoretical model of a clonogenic assay was developed for a library of 10 plant extracts using two prostate cancer cell lines (DU145 and LNCaP) with three biological replicates. The conventional individual screening approach was compared with a hierarchical combinatorial design based on sequential pooling of extracts followed by deconvolution of positive pools. The required number of experimental stages, culture plates, and the overall efficiency of both approaches were calculated.
Results and discussion. The conventional approach required 60 culture plates to evaluate 10 plant extracts, whereas the proposed hierarchical combinatorial design reduced this number to 36 plates, corresponding to a 40% reduction in experimental workload. The efficiency of the proposed method increased with library size, reaching an 86% reduction in the number of experimental units when screening 100 samples. The proposed strategy decreases reagent consumption, shortens experimental time, and increases screening efficiency while maintaining the number of replicates and statistical reliability. The method is particularly effective for identifying the most active extract but requires subsequent validation when multiple active compounds or synergistic interactions are expected.
Conclusions. The hierarchical combinatorial design is an effective approach for optimizing clonogenic assays by substantially reducing the number of experimental procedures, time, and material costs while preserving the reliability of the obtained results. This strategy can be applied as a primary high-throughput screening tool for plant extracts and other biologically active compounds before detailed validation studies.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.