高通量技术

高通量技术（High-Throughput Technologies）是指利用自动化设备、精密仪器、微型化反应体系和强大的数据处理软件，在短时间内并行处理、检测和分析成千上万个生物样本或实验条件的综合技术体系。这一概念的出现标志着生物学研究从“手工作坊式”的单分子研究向“工业化”的组学研究转型。
最具代表性的应用包括基因组学中的 二代测序 (NGS) 和药物研发中的 高通量筛选 (HTS)。近年来，结合 微流控 技术的 单细胞测序 和基于 CRISPR 的全基因组筛选，更是将高通量技术推向了单细胞精度和功能基因组学的新高度。

高通量技术

High-Throughput Technologies (点击展开)

生物学的工业革命

技术概况
英文缩写	HT, HTS, NGS
核心特征	并行化, 自动化, 微型化
关键硬件	液体工作站, 测序仪
数据量级	TB (太字节) 至 PB 级
应用领域
基因组学	二代测序 (NGS)
药物发现	高通量筛选 (HTS)
蛋白质组	质谱, 蛋白芯片
瓶颈	生物信息学分析

测序革命：大规模并行测序

以 Illumina 和 MGI（华大智造）为代表的 二代测序 (NGS) 技术是高通量技术的巅峰之作。

• 原理： 将 DNA 打断成数百万个片段，固定在芯片（Flow Cell）上进行桥式 PCR 扩增，形成数亿个 DNA 簇（Clusters）。
• 并行化： 测序仪同时读取这数亿个簇的荧光信号。这种“大规模并行”使得测序通量比传统的 Sanger 测序提高了数百万倍。
• 影响： 人类基因组测序成本从 30 亿美元降至不足 1000 美元，直接催生了 个性化医疗 和 免疫组库 测序。

药物研发：高通量筛选

在制药工业中，高通量筛选 (HTS) 利用自动化机器人系统，针对特定的生物靶点（如 GPCR 或 激酶），对数十万至数百万个化合物进行活性测试。

要素	描述
微孔板	从 96 孔板发展到 384 孔、1536 孔 甚至 3456 孔板。极大地减少了试剂消耗。
液体工作站	精密的机械臂进行移液、清洗和读板，无需人工干预。
功能基因组	利用 CRISPR文库 或 shRNA 文库，在细胞池（Pooled）中同时筛选上万个基因的功能，寻找耐药机制或合成致死靶点。

挑战：数据洪流与生物信息学

高通量技术的瓶颈已从“数据产生”转移到了“数据分析”。一次单细胞测序实验可能产生数 TB 的数据，包含数万个细胞的数万个维度的信息。
这使得 生物信息学、高性能计算 (HPC) 和 人工智能 (AI) 成为解析高通量数据的必备工具。如何从噪音中提取信号，进行多组学整合（如 ATAC+RNA），是当前的科研前沿。

       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Metzker ML. (2010). Sequencing technologies - the next generation. Nature Reviews Genetics.
[点评]：经典综述，详细比较了不同高通量测序平台（Illumina, Roche 454, SOLiD）的原理和应用。

[2] Macarron R, et al. (2011). Impact of high-throughput screening in biomedical research. Nature Reviews Drug Discovery.
[点评]：回顾了 HTS 技术在过去二十年中对新药发现的巨大贡献和技术演进。

[3] Regev A, et al. (2017). The Human Cell Atlas. eLife.
[点评]：标志着高通量技术进入“单细胞时代”，旨在利用单细胞测序绘制人体所有细胞类型的图谱。

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