迄今为止，罕见和被忽视的传染病‌仍然是最难诊断和治疗的疾病之一。普渡大学的一所实验室致力于开发针对‌致病性自生生活阿米巴原虫感染的新疗法——这类病原体可导致严重的眼部疾病和致命的脑部疾病。近日，该实验室依靠‌INTEGRA Biosciences的WELLJET分液叠板机和MINI 96便携式电动移液器来支持高通量药物筛选，并提高复杂检测的可重复性。
  Christopher A. Rice博士‌是普渡大学比较病理生物学系的寄生虫学助理教授，也是‌Rice Research Group‌的首席研究员。他的团队专注于研究三类致病性自生生活阿米巴——‌棘阿米巴‌（Acanthamoeba）、‌曼氏巴拉姆希阿米巴‌（Balamuthia mandrillaris）和‌福氏耐格里阿米巴‌（Naegleria fowleri）——它们可引发极具破坏性的感染，包括‌阿米巴角膜炎‌（AK）、‌肉芽肿性阿米巴脑炎‌（GAE）、‌巴拉姆希阿米巴脑炎‌（BAE）以及‌原发性阿米巴脑膜脑炎‌（PAM）。¹这些疾病常常被误诊且进展迅速，‌死亡率超过90%‌，即使在积极的临床干预下，全球范围内也少有幸存者。2

尽管这些疾病如此凶险，但对其新疗法的研究却非常有限。自2022年在普渡大学成立实验室以来，Chris博士构建了一套高度标准化的新药研发管线以填补这一空白，通过对数十万种化合物的筛选，来发掘比现有疗法更安全、更有效的治疗方案¹。Chris解释道：“在独立组建实验室之前，我花了近10年时间筛选了近50万种化合物，而自2023年起，我们仅用2年就筛选了约50万种化合物。如果没有自动化技术，这样的通量根本无法实现。”

可重复的药物筛选
学术领域新药研发的一大挑战在于，如何在处理大型化合物库、不同寄生虫种类和复杂实验设置时，获得可靠且具有可比性的结果。
Chris解释说：“我们对这三种阿米巴原虫采用相同的高通量筛选检测方法，因此可以直接比较三个物种，以及每种基因型和品系对不同化合物和治疗策略的反应。这有助于我们兼顾广谱抗阿米巴药物和特异性药物的筛选。同时，我们也能借此评估是否存在耐药性。”
 
为了实现这一目标，该实验室会利用普渡大学药物发现研究所的声波纳升分液系统，来制备大量完全相同的检测板——每板包含约20种固定浓度的候选药物化合物。随后，这些检测板将被移入WELLJET分液叠板机中。这款设备能够一次性自动处理多达50块检测板，可实现准确一致的96和384规格试剂分配。筛选检测采用三平行，所有试验均使用相同的药物批次、浓度和方案，旨在减少试验间差异，并生成可直接对比的数据集。

这种标准化能力是该实验室构建药物活性整合资源库的关键。该项目被称为RADAR，旨在追踪易感性模式并让阿米巴进入公众视野。该资源库包含来自环境和临床病例的寄生虫品系，初步研究发现，某些品系已表现出比其他生物库存样本更强的耐药性表型。这凸显了标准化、大规模筛查在识别新产生的耐药性和未来治疗挑战方面的重要性。通过在所有筛选实验中应用完全相同的自动化液体处理工作流程，该实验室得以将真正的生物学差异与实验变异性区分开来。“批次间差异、供应商纯度以及人工操作都会影响结果，” Chris指出。“自动化使我们能够将这些变量标准化，从而加快数据采集和分析的速度，腾出更多精力来关注真正的生物学。” 适合生物安全实验室工作流程的紧凑型自动化方案
致病微生物研究对实验室自动化的要求更为严苛。该实验室的所有阿米巴筛选工作都是在生物安全二级（BSL-2）条件下进行的，操作空间非常有限。紧凑小巧的WELLJET可放入6英尺的生物安全柜中使用，空间占用很小，为研究者预留了充足的工作区域以便高效工作。

“空间占用是我们选择合适设备时的首要考虑因素之一，”Chris解释说。“WELLJET可轻松放入BSL-2生物安全柜，而且配备了叠板机系统，单次运行可处理大量检测板。这一点显著优于那些一次只能处理几块板的系统。它的编程也非常简单，彻底改变了实验室新人的培训以及标准化工作流程的日常运行。”

除了 WELLJET 之外，该实验室还使用 MINI 96 移液器来快速完成板到板的液体转移、复制药物检测板以及将寄生虫分配到检测板中。这些系统共同构成了一套灵活且可扩展的工作流程，减少了手动移液操作，降低了交叉污染风险，并且保护了研究人员免受重复性劳损困扰。
助力更快推进被忽视疾病的研究进展
像WELLJET和MINI 96这样紧凑小巧且高性价比的工具，正在帮助学术实验室应用原本只能在工业化药物研发领域实现的标准化、高通量工作流程。通过这种方式，它们为从事罕见和被忽视疾病研究的学者们提供了有力支持，从而在需求迫切的领域加快科研进展。“自动化的效率有助于推动长期未受关注疾病的相关研究。我们的目标是改善AK患者的预后，为那些遭受此类脑部感染影响的患者提供生存机会，”Chris表示，“如果我们能够开发出更安全、针对性更强的药物，并且更早地了解耐药性模式，就能帮助改变目前高致死率疾病的治疗结局。”

参考文献

1. Rice CA, et al. Discovery of repurposing drug candidates for the treatment of diseases caused by pathogenic free-living amoebae. PLOS Neglected Tropical Diseases. 2020;14(9):e0008353. doi: 10.1371/journal.pntd.0008353
2. Haston, JC and Cope, JR. Amebic encephalitis and meningoencephalitis: an update on epidemiology, diagnostic methods, and treatment. Current Opinion in Infectious Diseases. 2023; 36(3):186-191.doi: 10.1097/QCO.0000000000000923