Өсімдік экстрактілерін скринингтеу кезінде клоногендік талдауда комбинаторлық тәсілді қолдану

Зерттеудің мақсаты. Өсімдік экстрактілерін скринингтеуді оңтайландыру үшін клоногендік талдаудың комбинаторлық дизайнын әзірлеу және теориялық тұрғыдан негіздеу, сондай-ақ оның тиімділігін дәстүрлі әдіспен салыстырмалы түрде бағалау.

Материалдар және әдістер. DU145 және LNCaP қуықасты безі обырының екі жасушалық желісін және үш биологиялық қайталанымды пайдалана отырып, 10 өсімдік экстрактісінен тұратын кітапхана үшін клоногендік талдаудың теориялық моделі жасалды. Дәстүрлі жеке скрининг әдісі экстрактілерді кезең-кезеңімен пулдарға біріктіруге және оң нәтижелерді кейінгі деконволюциялауға негізделген иерархиялық комбинаторлық дизайнмен салыстырылды. Екі тәсіл үшін эксперименттік кезеңдердің, планшеттердің саны және жалпы тиімділігі есептелді.

Нәтижелері және талқылау. 10 өсімдік экстрактісін зерттеу кезінде дәстүрлі әдіс 60 планшетті қажет етсе, ұсынылған иерархиялық комбинаторлық дизайн бұл көрсеткішті 36 планшетке дейін азайтып, эксперименттік көлемді 40%-ға қысқартты. Кітапхана көлемі ұлғайған сайын ұсынылған әдістің тиімділігі артып, 100 үлгіні скринингтеу кезінде эксперименттік бірліктер санының 86%-ға қысқаруына мүмкіндік беретіні көрсетілді. Ұсынылған стратегия реагенттер шығынын азайтады, зерттеу уақытын қысқартады және қайталанымдар саны мен статистикалық сенімділікті сақтай отырып, скринингтің тиімділігін арттырады. Әдіс ең белсенді экстрактіні анықтауда тиімді болғанымен, бірнеше белсенді қосылыс немесе синергиялық әсер күтілетін жағдайда қосымша растауды талап етеді.

Қорытынды. Иерархиялық комбинаторлық дизайн клоногендік талдауды оңтайландырудың тиімді тәсілі болып табылады және эксперименттер санын, уақыт пен материалдық шығындарды едәуір азайтуға мүмкіндік береді, сонымен қатар алынған нәтижелердің сенімділігін сақтайды. Ұсынылған тәсілді өсімдік экстрактілері мен басқа да биологиялық белсенді қосылыстарды егжей-тегжейлі зерттеуге дейінгі бастапқы жоғары өнімді скрининг кезеңінде қолдануға болады.

1. Suffredini I.B., Silva J.S., Frana S.A., Pinto K.C., Bento K.C.D., Rudiger E.C., Belo P.K.S., de Arruda J.R., Schulze J.P., de Castilho A.L., Camargo L.R.P., Paulino R.O., Santos Y.O., Morais R.A.L., Maldonado K.C.C., Kolndorfer G., da Silva K., de Jesus P.D., Moura G.O., Brandão V.R., Ribeiro H.A., Vara C.H.K., Massola F., Díaz I.E.C., Paciencia M.L.B., Coutinho S.D., Younes R.N., Varella A.D. Screening Amazon rainforest plant extracts for antimicrobial activity: a 15-year commitment to the Brazilian biodiversity. Front Antibiot. 2023; 2: 1122400. https://doi.org/10.3389/frabi.2023.1122400

2. Castillo B., Pörzgen P., Penner R., Horgen F.D., Fleig A. Development and optimization of a high-throughput bioassay for TRPM7 ion channel inhibitors. J. Biomol. Screen. 2010; 15 (5): 498-507. https://doi.org/10.1177/1087057110368294

3. Rodriguez M.V., Sortino M.A., Ivancovich J.J., Pellegrino J.M., Favier L.S., Raimondi M.P., Gattuso M.A., Zacchino S.A. Detection of synergistic combinations of Baccharis extracts with terbinafine against Trichophyton rubrum with high throughput screening synergy assay (HTSS) followed by 3D graphs. Behavior of some of their components. Phytomedicine. 2013; 20 (13): 1230-1239. https://doi.org/10.1016/j.phymed.2013.06.015.

4. Nouioura G., Tourabi M., El Ghouizi A., Kara M., Assouguem A., Saleh A., Kamaly O.A., El Ouadrhiri F., Lyoussi B., Derwich E.H. Optimization of a New Antioxidant Formulation Using a Simplex Lattice Mixture Design of Apium graveolens L., Coriandrum sativum L., and Petroselinum crispum M. Grown in Northern Morocco. Plants (Basel). 2023; 12(5): 1175. doi: https://doi.org/10.3390/plants12051175

5. Santos R.G., Giulianotti M.A., Dooley C.T., Pinilla C., Appel J.R., Houghten R.A. Use and implications of the harmonic mean model on mixtures for basic research and drug discovery. ACS Comb Sci. 2011; 13 (3): 337-344. https://doi.org/10.1021/co100065a

6. Smucker B.J., Brennan B., Rego E., Wu M., Lin Zh., Ahmer B.M.M., Peterson B.R. Design and Analysis Strategies for Pooling in High Throughput Screening: Application to the Search for a New AntiMicrobial. arXiv. 2026: 2602.16616vl. https://doi.org/10.48550/arXiv.2602.16616

7. Ayon N.J. High-Throughput Screening of Natural Product and Synthetic Molecule Libraries for Antibacterial Drug Discovery. Metabolites. 2023; 13 (5): 625. https://doi.org/10.3390/metabo13050625

8. Ramos M., Camel V., Le Roux E., Farah S., Cladiere M. Effect of different pooled qc samples on data quality during an inter-batch experiment in untargeted UHPLC-HRMS analysis on two different MS platforms. Anal. Bioanal. Chem. 2025; 417 (2): 311-321. https://doi.org/10.1007/s00216-024-05646-6

9. Yang X. Clonogenic Assay. Bio-protocol. 2012; 2 (10): e187. https://doi.org/10.21769/BioProtoc.187

10. Franken, N. A., Rodermond, H. M., Stap, J., Haveman, J. and van Bree, C. Clonogenic assay of cells in vitro. Nat. Protoc. 2006; 1 (5): 2315-2319. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.339

11. Kalvelytė A.V., Imbrasaitė A., Krestnikova N., Stulpinas A. Chapter Four – Adult Stem Cells and Anticancer Therapy. Advances in Molecular Toxicology. 2017; 11: 123-202. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812522-9.00004-X

12. Alghamdi A.H., Ahmed A.A.E., Bashir M., Abdalgadir H., Khalid A., Abdallah M.E., Almaimani R., Refaat B., Abdalla A.N. Cytotoxic activity, selectivity, and clonogenicity of fruits and resins of Saudi medicinal plants against human liver adenocarcinoma. Drug. Target. Insights. 2024; 18: 84-93. https://doi.org/10.33393/dti.2024.3169

13. Kumar M., Nassour-Caswell L.C., Alrefai H., Anderson J.C., Schanel T.L., Hicks P.H., Cardan R., Willey C.D. A High-Throughput Neurosphere-Based Colony Formation Assay to Test Drug and Radiation Sensitivity of Different Patient-Derived Glioblastoma Lines. Cells. 2024; 13 (23): 1995. https://doi.org/10.3390/cells13231995

14. Fladerer J.-P., Grollitsch S., Bucar F. SMS: A new screening method for synergism to test multiherbal drug interactions for their antimicrobial activity. Phytochemistry Letters. 2023; 57: 195-199. https:// doi.org/10.1016/j.phytol.2023.08.016