Una nuova era per lo screening ad alto rendimento senza etichettatura / A New Era for Label‑Free High‑Throughput Screening

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Figura 1. Screening ad alto rendimento (HTS) nella pipeline di scoperta di farmaci. Dopo aver valutato migliaia di composti della libreria, l'HTS fornisce il primo filtro rapido e ricco di dati che identifica i composti attivi per la profilazione ADME, l'ottimizzazione chimica e la successiva selezione dei candidati clinici. / High throughput screening (HTS) in the drug discovery pipeline. After evaluating thousands of library compounds, HTS provides the first rapid, data-rich filter that identifies hits for ADME profiling, chemical optimization, and eventual clinical candidate selection.

Il sistema integrato di SCIEX raggiunge un campionamento di un secondo e una sensibilità 10 volte superiore, superando i tradizionali colli di bottiglia della LC-MS.

I team impegnati nella scoperta di farmaci sono sottoposti a una pressione crescente per accelerare i tempi senza compromettere la qualità dei dati. Tuttavia, molti laboratori si affidano ancora a flussi di lavoro LC-MS che richiedono minuti per campione, necessitano di una significativa purificazione e presentano difficoltà con matrici complesse. Con lo spostamento delle domande biologiche verso proteine intatte, leganti covalenti e saggi cellulari in tempo reale , i limiti della produttività cromatografica sono diventati impossibili da ignorare, spingendo i laboratori a esplorare approcci MS ad alta produttività .

In questo contesto, sta emergendo una nuova generazione di screening ad alta produttività senza etichettatura , resa possibile dal campionamento in un secondo del sistema SCIEX Echo® MS +, reso possibile dall'espulsione acustica , e dalla maggiore sensibilità del sistema di spettrometria di massa ad alta precisione ZenoTOF 8600. Pochi leader sono stati più vicini a questa trasformazione di Susan Darling , direttrice senior delle tecnologie adiacenti e trasformative di SCIEX.

In questo articolo, Darling spiega come la combinazione di campionamento ultraveloce e rilevamento accurato della massa ad alta sensibilità stia rendendo possibili flussi di lavoro precedentemente irrealizzabili con la LC - MS. Esplora l'impatto sulla chimica farmaceutica, la biologia sintetica e la bioingegneria, e sottolinea i motivi per cui alcuni clienti stanno migrando interi flussi di lavoro di screening nelle fasi iniziali al sistema Echo MS+.

Una sensibilità 10 volte superiore rende possibili nuovi flussi di lavoro

Il sistema ZenoTOF 8600 offre una sensibilità circa dieci volte superiore per proteine intatte, leganti covalenti e spettrometria di massa nativa. Darling ha sottolineato che questa sensibilità riduce drasticamente la quantità di campione necessaria e minimizza la fase di purificazione, osservando che gli utenti " non hanno bisogno di tanto campione " e spesso non devono purificare i campioni in modo così aggressivo.

Darling osserva inoltre che il sistema ZenoTOF 8600 è stato progettato non solo per una maggiore sensibilità, ma anche per una maggiore robustezza. Oltre ai miglioramenti del segnale, la piattaforma introduce miglioramenti in termini di durata e stabilità, pensati per supportare ambienti esigenti e ad alta produttività, un fattore critico man mano che le campagne di screening si espandono.

Poiché la cromatografia liquida (LC) non rappresenta più il collo di bottiglia nella purificazione, i flussi di lavoro che prima erano impraticabili, come lo screening ad alta produttività di proteine intatte , diventano improvvisamente fattibili su larga scala. Per la fase iniziale della scoperta di farmaci, questo cambiamento è significativo: minori quantità di campione necessarie e un segnale più forte rendono l'analisi di proteine intatte molto più accessibile ai gruppi che operano ad alta produttività .

Cosa permette una maggiore sensibilità:

Analisi ad alta produttività di proteine intatte e MS native
Screening di leganti covalenti e flussi di lavoro di selezione dell'affinità
Rilevamento affidabile in matrici complesse
Riduzione del carico di lavoro per la preparazione dei campioni di specie a bassa abbondanza

Il campionamento di un secondo trasforma il processo decisionale

Il sistema Echo MS+ fornisce un campione al secondo, eliminando i gradienti LC e i cicli di rigenerazione della colonna che storicamente rallentavano lo screening LC - MS ad alta produttività .

«Si parla spesso di produttività, ma in realtà ciò che conta è la velocità con cui si riescono a prendere decisioni.» — Susan Darling

Questo è particolarmente efficace nella chimica farmaceutica, dove tempi di risposta più rapidi accelerano i cicli di progettazione. Un collaboratore ha aumentato la velocità di analisi del terreno di coltura cellulare esausto di circa 500 volte , consentendo iterazioni rapide e ottimizzazione in tempo reale. Nei flussi di lavoro iniziali per la scoperta di farmaci, i team possono ora effettuare screening e iterazioni a velocità che prima erano impraticabili con la LC-MS.

Come sottolinea Darling, quando l'analisi passa a un secondo per campione, il limite non risiede più nello strumento, ma si sposta a monte. La preparazione del campione, la gestione dei liquidi e la progettazione del test devono ora stare al passo. In molti laboratori, diversi sistemi di preparazione alimentano un singolo sistema Echo MS+ in funzione continua, ridefinendo l'architettura dei flussi di lavoro ad alta produttività.

Perché la velocità è importante:

Lo screening rapido accelera direttamente i cicli di chimica e progettazione
La metabolomica ad alto rendimento e l'analisi dei terreni di coltura esausti diventano routine
I punti decisionali vengono anticipati, riducendo le rilavorazioni e le iterazioni bloccate.

Automazione flessibile progettata per laboratori reali.

Darling sottolinea che l'integrazione tra il sistema Echo MS+ e il sistema ZenoTOF 8600 è stata progettata appositamente per l'automazione e la flessibilità del software. I clienti utilizzano una vasta gamma di piattaforme e fornitori, e SCIEX ha progettato il sistema per integrarsi con tutti.

"Facciamo in modo che questo si adatti agli standard che avete già stabilito" — Susan Darling

Il sistema supporta:

Bracci robotici, hotel per piastre e celle di lavoro complete
Funzionamento continuo e senza presidio
API di controllo aperte per la robotica
API software per qualsiasi pipeline di analisi dei dati

Ciò consente ai laboratori di creare flussi di lavoro automatizzati 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in cui più fonti di preparazione dei campioni alimentano un singolo sistema Echo MS+ alla massima velocità.

Darling riconosce che l'adozione del sistema Echo MS+ richiede un cambio di mentalità. Sebbene la maggior parte degli scienziati abbia una profonda familiarità con lo sviluppo di metodi LC-MS, i flussi di lavoro del sistema Echo MS+ introducono nuove considerazioni nella fase di campionamento. Tuttavia, una volta definiti i metodi, il funzionamento diventa estremamente semplificato: gli utenti possono semplicemente caricare una piastra ed eseguire l'analisi, senza bisogno di una profonda competenza in spettrometria di massa.

Vantaggi dell'automazione:

Si integra negli ecosistemi esistenti senza necessità di riprogettazione.
Supporta un funzionamento continuo e ad alta produttività .
Le API aperte eliminano la dipendenza dal fornitore

Rilevanza crescente per gli ambienti regolamentati e adiacenti al controllo qualità

Man mano che i flussi di lavoro basati sul sistema Echo MS + diventano più potenti e facili da usare, si stanno naturalmente diffondendo in aree decisionali sempre più critiche . Darling osserva che i clienti chiedono sempre più spesso informazioni sulla norma 21 CFR Parte 11 e il software SCIEX è in grado di operare in conformità a tale norma quando richiesto.

Un fattore chiave in questo caso è la misurazione diretta mediante spettrometria di massa (MS). Senza l'utilizzo di etichette o anticorpi, il sistema Echo MS+ fornisce dati quantitativi tracciabili, adatti ai flussi di lavoro adiacenti al controllo qualità , soprattutto in un contesto di crescenti esigenze di produttività.

In alcuni contesti di ricerca, questo cambiamento sta già soppiantando i tradizionali test con lettore di piastre. Darling ha spiegato che i team stanno iniziando a migrare alcuni test con lettore di piastre alla spettrometria di massa diretta, apprezzando la maggiore sensibilità e la possibilità di ottenere una misurazione diretta senza rilevamento basato su anticorpi.

Perché questo è importante a valle:

I segnali diretti della MS si rivolgono ai flussi di lavoro regolamentati
Conformità : un'infrastruttura pronta favorisce un'adozione più ampia.
La semplicità di utilizzo ne consente l'impiego anche al di fuori della cerchia degli specialisti di sclerosi multipla .

Innovazione rapida del flusso di lavoro

Come ha spiegato Darling, gli utenti stanno rapidamente riconoscendo il potenziale a lungo termine offerto dalla combinazione di campionamento ultraveloce e rilevamento ad alta sensibilità in una piattaforma flessibile e robusta. Piuttosto che limitarsi ad accelerare i flussi di lavoro esistenti, questa combinazione sta ridefinendo l'aspetto della spettrometria di massa ad alta produttività nei prossimi anni.

«Ogni giorno qualcuno si avvicina e dice: "Ho un'idea: potremmo farlo sul sistema Echo MS+?"» — Susan Darling

Queste idee indicano sempre più la direzione futura della scoperta di farmaci e dell'ingegneria cellulare. Alcune delle applicazioni più innovative che stanno già prendendo forma includono:

Screening HDX ad alta produttività per studiare le dinamiche conformazionali su larga scala
Lo screening nativo della spettrometria di massa nelle prime fasi della scoperta consente di ottenere informazioni biologiche più approfondite già nelle prime fasi del processo.
Campagne di controllo qualità degli oligonucleotidi da 40.000-50.000 campioni, che illustrano come possono evolversi i flussi di lavoro genomici ad altissima produttività .

Nello specifico, nell'ambito dello sviluppo di linee cellulari, un cliente ha descritto il sistema Echo MS+ come una delle tecnologie più rivoluzionarie adottate per ottimizzare e migliorare il proprio processo. Grazie alla drastica accelerazione dei cicli di feedback, i team possono perfezionare le linee cellulari in una frazione del tempo precedentemente necessario.

Darling sottolinea che l'innovazione è possibile solo grazie al dialogo costante con gli utenti. Il suo team si confronta regolarmente con i clienti per individuare nuove sfide e idee non ancora testate. Questo scambio continuo sta già guidando lo sviluppo futuro del sistema Echo MS+.

“Uno degli aspetti fondamentali è l'interazione con i clienti e il loro feedback.” — Susan Darling

Perché i flussi di lavoro continuano ad espandersi:

La combinazione di velocità e sensibilità consentirà in futuro di realizzare analisi che prima erano impraticabili o inimmaginabili.
Una volta scomparsi i vincoli tradizionali della LC-MS, i ricercatori possono innovare con molta più libertà.
I gruppi di biologia sintetica e di bioprocessi stanno iniziando a sviluppare flussi di lavoro in tempo reale , basati sul feedback , che definiranno la prossima generazione di scienza ad alto rendimento .

"Essendo una piattaforma di massa accurata, i flussi di lavoro che si possono adottare sono infiniti" — Susan Darling

La convergenza tra campionamento in un secondo e rilevamento di massa accurato con sensibilità 10 volte superiore sta trasformando le potenzialità dello screening ad alto rendimento, consentendo flussi di lavoro che superano di gran lunga i limiti della LC-MS.

Punti chiave:

1 campione/secondo e una sensibilità 10 volte superiore consentono una gamma di flussi di lavoro prima impossibili su larga scala.
Saltare la cromatografia liquida elimina i principali colli di bottiglia in termini di produttività, accelerando le iterazioni in chimica, biologia sintetica e bioprocessi.
L'automazione flessibile e le applicazioni in rapida espansione rendono il sistema Echo MS+ + ZenoTOF 8600 elementi fondamentali per la prossima era dello screening senza marcatori.

ENGLISH

SCIEX's integrated system achieves one-second sampling and 10x sensitivity, bypassing traditional LC-MS bottlenecks.

Drug discovery teams are under increasing pressure to accelerate timelines without compromising data quality. Yet many labs still rely on LC–MS workflows that take minutes per sample, require significant cleanup, and struggle with complex matrices. As biological questions shift toward intact proteins, covalent binders, and real‑time cell‑based assays, the limitations of chromatographic throughput have become impossible to ignore, driving labs to explore high-throughput MS approaches.

Against this backdrop, a new generation of label‑free, high‑throughput screening is emerging—powered by one‑second sampling from the SCIEX Echo® MS+ system, enabled by acoustic ejection, and the enhanced sensitivity of the ZenoTOF 8600 accurate‑mass system. Few leaders have been closer to this shift than Susan Darling, senior director of adjacent and transformational technologies at SCIEX.

In this article, Darling explains how combining ultra‑fast sampling with high‑sensitivity accurate mass detection is enabling workflows that were previously unrealistic with LC–MS. She explores the impact on medicinal chemistry, synthetic biology, and bioprocessing, and highlights why some customers are shifting entire early-stage screening workflows to the Echo MS+ system.

10× sensitivity makes new workflows possible

The ZenoTOF 8600 system brings approximately ten‑fold higher sensitivity for intact proteins, covalent binders, and native MS. Darling emphasized that this sensitivity dramatically reduces sample requirements and minimizes cleanup, noting that users “don’t need as much sample” and often don’t need to clean their samples as aggressively.

Darling also notes that the ZenoTOF 8600 system was engineered not only for higher sensitivity but also for improved robustness. Alongside signal gains, the platform introduces durability and stability improvements designed to support demanding, high-throughput environments—a critical factor as screening campaigns scale.

Because LC is no longer acting as the purification bottleneck, workflows that were previously impractical—such as high‑throughput intact‑protein screening—suddenly become feasible at scale. For early discovery, this shift is significant: lower sample needs and stronger signal make intact‑protein analysis far more accessible to high‑throughput groups.

What increased sensitivity enables:

High‑throughput intact‑protein and native MS assays
Screening of covalent binders and affinity‑selection workflows
Reliable detection in challenging matrices
Reduced sample‑prep burden for low‑abundance species

One‑second sampling transforms decision‑making

The Echo MS+ system provides one sample per second, eliminating LC gradients and column regeneration cycles that historically slowed high‑throughput LC–MS screening.

“People talk about throughput, but it’s really the speed to inform decisions faster.”— Susan Darling

This is especially powerful in medicinal chemistry, where faster turnaround accelerates design cycles. One collaborator increased the speed of cell‑culture spent‑media analysis by ~500×, enabling rapid iteration and real‑time optimization. In early drug discovery workflows, teams can now screen and iterate at speeds that were previously impractical with LC–MS.

As Darling points out, when analysis moves to one second per sample, the constraint no longer sits in the instrument—it moves upstream. Sample preparation, liquid handling, and assay design must now keep pace. In many labs, multiple preparation systems feed a single Echo MS+ system running continuously, redefining how high-throughput workflows are architected.

Why speed matters:

Rapid screening directly accelerates chemistry and design cycles
High‑throughput metabolomics and spent‑media analysis become routine
Decision points move earlier, reducing rework and stalled iterations

Flexible automation designed for real‑world labs

Darling highlights that the Echo MS+ system and ZenoTOF 8600 system integration was deliberately engineered for automation and software flexibility. Customers use a range of platforms and vendors—and SCIEX designed the system to integrate with all of them.

“Let’s make this fit into what you’ve already standardized on” — Susan Darling

The system supports:

Robotic arms, plate hotels, and full workcells
Continuous, unattended operation
Open control APIs for robotics
Software APIs for any data‑analysis pipeline

Darling acknowledges that adopting Echo MS+ system requires a shift in thinking. While most scientists are deeply familiar with LC-MS method development, Echo MS+ system workflows introduce new considerations at the sampling stage. However, once methods are established, operation becomes highly streamlined—users can simply load a plate and run, without requiring deep MS expertise.

Automation advantages:

Integrates into existing ecosystems without redesign
Supports continuous, high‑throughput operation
Open APIs remove vendor lock‑in

Increasing relevance for regulated and QC‑adjacent environments

As Echo MS+ system-based workflows become more powerful and easier to use, they are naturally drifting into more decision‑critical areas. Darling notes that customers increasingly ask about 21 CFR Part 11—and SCIEX software can operate in a compliant manner when required.

A key driver here is direct MS measurement. Without labels or antibodies, the Echo MS+ system delivers traceable, quantitative data suitable for QC‑adjacent workflows, especially as throughput demands grow.

In some discovery environments, this shift is already displacing traditional plate-reader assays. Darling explained that teams are beginning to transition certain plate‑reader assays to direct MS, valuing the increased sensitivity and the ability to obtain a direct measurement without antibody‑based detection.

Why this matters downstream:

Direct MS signals appeal to regulated workflows
Compliance‑ready infrastructure supports broader adoption
Walk‑up simplicity enables use beyond MS specialists

Rapid workflow innovation

As Darling explained, users are quickly recognizing the long‑term potential unlocked by combining ultra‑fast sampling with high‑sensitivity detection into a flexible and robust platform. Rather than simply accelerating existing workflows, this combination is reshaping what high‑throughput MS will look like in the coming years.

“Every day, someone comes up and says, ‘I have an idea—could we do this on the Echo MS+ system?’” — Susan Darling

These ideas increasingly point toward the future of drug discovery and cell engineering. Some of the most forward‑looking applications already taking shape include:

High‑throughput HDX screening to probe conformational dynamics at scale
Native MS screening in early discovery, enabling richer biological insight earlier in the pipeline
40,000–50,000‑sample oligo QC campaigns, illustrating how extreme‑throughput genomics workflows may evolve

In cell line development specifically, one customer described the Echo MS+ system as one of the most transformational technology adoptions in how they optimise and improve their process. By dramatically accelerating feedback cycles, teams can refine cell lines in a fraction of the previous time.

Darling emphasizes that innovation is only possible because of ongoing dialogue with users. Her team speaks with customers regularly to uncover emerging challenges and untested ideas. This continuous exchange is already steering where the Echo MS+ system goes next.

“One of the key things is customer interaction and customer feedback.” — Susan Darling

Why workflows keep expanding:

The speed–sensitivity combination enables future assays that were previously impractical or unimaginable.
Researchers innovate far more freely once traditional LC–MS constraints disappear.
Synthetic‑biology and bioprocess groups are beginning to build real‑time, feedback‑driven workflows that will define the next generation of high‑throughput science.

“Being an accurate mass platform, the workflows are endless that you can adopt for this” — Susan Darling

The convergence of one‑second sampling and 10×‑sensitivity accurate‑mass detection is transforming what high‑throughput screening can achieve, enabling workflows that far exceed the limits of LC–MS.

Key takeaways:

1 sample/second and 10× sensitivity enable a range of workflows previously impossible at scale.
Skipping LC removes major throughput bottlenecks, accelerating iteration in chemistry, synthetic biology, and bioprocessing.
Flexible automation and rapidly expanding use cases position the Echo MS+ system + ZenoTOF 8600 system as foundational to the next era of label‑free screening.

Da:

https://www.technologynetworks.com/analysis/blog/a-new-era-for-labelfree-highthroughput-screening-410334

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