生命科学和生物技术在近半个世纪以来以日新月异的速度进展，对包含各种生命信息的基因组测序解码工作已在多种生物体中完成，特别是人类基因组计划的成功实施，使生物医学领域进入了一个崭新的时代。目前所面临的挑战是阐明数以万计基因的生理功能。研究基因编码的蛋白质在生理或病理状态下的功能变化、与其它生物大分子（如RNA，DNA等）的相互作用以及对信号转导途径的影响，有助于深入认识各种疾病发生发展的分子机制，发现新的药物作用靶点。在活细胞自然条件下研究蛋白质功能可以比较准确地了解其生物学特性（如在细胞内的分布转运、表达调控和信号转导等），而新近发展的光学显微技术（尤其是显微荧光定量方法）和与之配套的计算机图像处理及数据分析软件已成为这类研究的基本手段。高内涵筛选（High Content Screening，HCS）正是基于上述科学技术进步而产生的一种全新的新药研究手段。

所谓高内涵筛选是指在保持细胞结构和功能完整性的前提下，同时检测被筛样品对细胞形态、生长、分化、迁移、凋亡、代谢途径及信号转导各个环节的影响，在单一实验中获取大量相关信息，确定其生物活性和潜在毒性。从技术层面而言，高内涵筛选是一种应用高分辨率的荧光数码影像系统，在细胞水平上检测多个指标的多元化、功能性筛选技术，旨在获得被筛样品对细胞产生的多维立体和实时快速的生物效应信息。高内涵筛选技术的检测范围包括：靶点激活、细胞凋亡、分裂指数、蛋白转位、细胞活力、细胞迁移、受体内化、细胞毒性、细胞周期和信号转导等。

以现代分子和细胞生物学为基础建立的快速、微量、定向的体外筛选模型和测试方法，以及结合自动化技术发展起来的高通量（High-Throughput Screening, HTS）筛选技术在过去二十多年中对创新药物的研究起到了不可替代的作用。虽然高通量药物筛选的结果较为准确，易于评价，但其检测模型均建立在单个药物作用靶分子的基础上，无法全面反映被筛样品的生物活性特征，如化合物对细胞产生的多种特异效应包括毒性作用。通过同步应用报告基因、荧光标记、酶学反应和细胞可视化等高内涵筛选常规检测技术，研究人员可以在新药研究的早期阶段获得活性化合物对细胞产生的多重效应的详细数据，包括细胞毒性、代谢调节和对其它靶点的非特异性作用等，从而显著提高发现先导化合物的速率。

显微荧光标记、数码影像分析以及图像数据处理技术的快速发展，使以高通量方式对细胞的多个生理环节进行检测成为可能，有力推动了药物筛选技术由高通量筛选向高内涵筛选方向的革命性转变。如Nelson等人运用时间分辨荧光测定、显微共聚焦检测和报告基因等方法在单孔中动态研究了多肽对IL-4/STAT6信号转导途径的作用，并成功地应用于新药筛选。

目前，国外虽有许多制药企业对高内涵筛选表现出浓厚的兴趣，但全球仅有约100家医药公司和科研机构启动了这一领域的研究项目，国内尚无任何相关报道。国外权威人士认为，高内涵筛选不仅能阐明被筛样品与药靶的相互作用关系，而且可同时了解细胞的其它生物学改变，进而研究其对相关代谢途径的影响，并通过观察细胞形态来预测化合物的毒性。应用高内涵筛选技术能够加速发现具有潜在开发前景的活性化合物，设定深入评价的优先次序，为构效关系研究和结构优化改造提供有力的支持。因此，高内涵筛选代表着创新药物研究技术发展的必然趋势。