プロテオミクス

プロテオミクスによる生物学的システムの構造と機能の研究

NGSによりプロテオミクスを探求

プロテオミクスとは?図解

プロテオミクスとは?

プロテオミクスは、生物学的システムにおけるタンパク質の研究を目的とした、学問の一分野です。トランスクリプトーム活性は、ゲノム情報に基づき、アミノ酸のシーケンスをコード化する遺伝子を変換し、タンパク質を生成します。プロテオームとしても知られる生物内のタンパク質のセット全体が、細胞の構造と機能に関する複雑だが重要な情報の源です。この分野の進歩により、疾患、バイオマーカー、治療法開発をよりよく理解するための画期的な探索がなされます。

次世代シーケンサー(NGS)がゲノミクスとトランスクリプトミクスにかつてないスピード、精度、拡張性をもたらしたのと同様に、このテクノロジーは現在、タンパク質の研究に応用されています。

ハイスループットNGSによるプロテオーム解析

タンパク質の同定は、多くのプロテオミクスの用途における主要な目標です。この用途には、例えば、予想されるタンパク質の有無判定や、生物活性タンパク質の同定などが含まれます。プロテオミクス手法とNGSを組み合わせることで、ユーザーは費用対効果の高い拡張性、柔軟なサンプルバッチ処理、ハイスループットなタンパク質の発見、それに続くマルチオミクスとプロテオゲノミクスのデータ統合などの追加機能を活用してプロテオームを分析できます

イルミナがプロテオミクスの発見を可能に

イルミナは、Illumina Protein Prepによりプロテオミクスに関する知見を提供します。Illumina Protein Prepは、信頼できるSequence by Synthesis(SBS)ケミストリーとSOMAmer(低速オフレート修飾アプタマー)テクノロジーを統合させることで、ハイスループットのプロテオミクス発見における大きな進歩をもたらしたソリューションです。イルミナはNGSベースのマルチオミクスソリューションの発展に注力しており、Illumina Protein Prepのような革新的技術は、世界中のサイエンティストがこれらの強力なツールをより利用しやすくするために不可欠です。

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Illumina Protein Prepソリューションがプロテオミクスの新時代を開拓

卓越した発見力、市場をリードする性能、統合解析を活用し、NovaSeq 6000システムおよびNovaSeq Xシステムで次のプロテオミクスのブレークスルーを加速させます。

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プロテオミクスは、マルチオミクスプロファイリングにどのように活用されているのでしょうか?

他のオミクステクノロジーと結合したタンパク質の検出と同定により、細胞がどのように機能し、どのように活性化しているか包括的に捉えることができます。1つの遺伝子から多くの異なるタンパク質が得られるため、あらゆる分析オプションは、多くの研究分野でターゲットや治療法を同定するための知見として豊富な情報を提供します。

遺伝子発現とタンパク質を定量する同時アプローチ

サイエンティストは、シングルセルにおけるメッセンジャーRNA(mRNA)とタンパク質発現を同時に測定する新しいマルチオミクスアプローチを提示し、これまでに見られなかった免疫細胞のサブセットを探索するための土台を築いています。

白血病におけるゲノミクスとプロテオミクスで明らかになった複雑なダイナミクス

シングルセルゲノミクスがタンパク質測定と組み合わされ、白血病腫瘍の不均一性が明らかになる過程をお読みください。

ゲノムワイド関連データを用いたヒトの脳のプロテオミニムス

プロテオミクスとゲノムワイド関連データが結び付き、アルツハイマー病の病因と治療ターゲットに対する新たな知見が得られる過程をご覧ください。

がんのゲノムデータとプロテオミクスデータの統合

腫瘍生物学のパスウェイをより深く理解することで、プロテオゲノミクスが腫瘍学の最前線をどのように前進させているかを解説したこちらの記事をご覧ください。

髄膜腫の統合分子分類

このレポートでは、一致した多次元バルクデータ、単一細胞分子データ、および高品質の臨床データを含むマルチオミクスデータが、髄膜腫の分子分類をどのように定義し、将来のグレード分類体系の改善につながるかを解説しています。

NGSによるプロテオームの探索

NGSがどのようにプロテオミクス発見力を高め、複雑な生物学的プロセスに対する深い知見を提供するかについて、詳細をご覧ください。

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補足資料

解析特異性を備えたマルチプレックスハイスループットプロテオミクス

この技術メモでは、イルミナシーケンスシステムを活用して、バイオマーカーと創薬研究のためのハイスループットタンパク質プロファイリングを行う方法をご紹介します。

FFPE組織切片の空間プロテオゲノミクス

このアプリケーションノートでは、NanoString GeoMx Digital Spatial ProfilerとイルミナNGSテクノロジーを用いて、星細胞腫と膠芽腫の組織構造を明らかにする方法を詳述します。

Th1分極細胞における固有の分子シグネチャーの検出

イルミナのNGSおよびBioLegend TotalSeq抗体により、バルクおよびシングルセルシーケンスを最適化してTh1細胞をプロファイリングします。

シングルセルのがん特異的タンパク質パターン

このアプリケーションノートをダウンロードして、イルミナNGS搭載のMolecular Pixelationを使用して、膜タンパク質の定量化と空間マッピングを同時に行う方法をご覧ください。

よくある質問

プロテオミクスは、ゲノム、エピゲノム、トランスクリプトームなど、その他すべての細胞制御レベルの結果を反映し、細胞の表現型と機能を明らかにします。プロテオミクスにより、サイエンティストは、疾患メカニズムや新規薬剤ターゲットの開発など、重要な研究分野のバイオマーカーについて有用な知見を得ることができます。
プロテオミクスは、他のオミクスデータの検証に必要な知見を提供し、生物学の理解を深めることで、マルチオミクスアプリケーションに多大な価値をもたらすことができます。さらに、プロテオミクスは、疾患の潜在的な原因となるタンパク質発現の変異や変化に関する重要なデータを提供しつつ、バイオマーカーを同定することもできます。Illumina Protein Prepなどの製品では、サイエンティストは既存のイルミナのNGSシステムを使用して、データ解析を含む単一のプラットフォーム上で生物学的プロセスを包括的に研究できます。
質量分析はプロテオミクスに不可欠なツールであり、高い特異性と様々なサンプルタイプを定量的に解析できる能力を備えています。さらに、この方法は、単一アミノ酸変異や翻訳後修飾に関する定性的情報を提供できます。しかし、このワークフローは労働集約的で、NGSベースのプロテオミクスに比べてスループットが低くなります。Illumina Protein Prepは、拡張性やハイスループット機能などの明確な利点があり、96サンプルで9,000を超えるタンパク質を1回のランで解析できます。「このシステムは、全自動ワークフローにより、発見研究とスクリーニング研究の両方をサポートします。このワークフローでは、ゴールドスタンダードである質量分析法を用いて、結果を検証・確認できます。全体として、NGSベースのプロテオミクスは、バイオマーカー発見の研究を行う際にコストを節約しつつ、ワークフロー全体の効率を高めることができます。
lllumina Protein Prepは、SomaScanアッセイを用いて、タンパク質エピトープを特定のSOMAmer試薬に基づくDNAシグナルに変換します。次に、一連のビーズキャプチャーおよび洗浄ステップにより、相対的なタンパク質濃度をSOMAmer試薬の量に変換します。これらのSOMAmer試薬は、ハイブリダイゼーションベースの手法を用いて、バーコード付きシーケンスライブラリーに変換されます。プローブのペアは、磁気ビーズにキャプチャーされる前に、SOMAmer試薬とハイブリダイゼーションされます。各SOMAmer試薬には固有のプローブペアがあり、そのうちの1本には特定のSOMAmer試薬に対応するバーコードが付与されています。未結合のプローブは洗い流され、バーコード付きプローブの量に変換されます。インデックスPCRプライマーを加えてシーケンス用のサンプルインデックスを付け、増幅して個別にインデックス化されたバーコードライブラリーを作ります。これらのインデックスバーコードライブラリーはシーケンスされ、アッセイの出力としてサンプル中のタンパク質の相対的な定量測定値が得られます。Illumina Protein Prepアッセイ全体は、Illumina Protein Prep Automation Systemという単一のプラットフォーム上で自動化されています。詳細については、データシートをダウンロードしてください。

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