低速オフレート修飾アプタマー(SOMAmer)テクノロジー

Illumina SomaSeq Discovery向けのSOMAmerテクノロジーによる、大規模で高感度かつハイスループットなNGSベースのタンパク質検出

SOMAmerテクノロジーとは?

SOMAmer(Slow Off-rate Modified Aptamer:低速オフレート修飾アプタマー)テクノロジーは、次世代シーケンサー(NGS)を活用して高度にマルチプレックス化されたタンパク質測定を可能にする、先進的なプロテオミクスツールです。SOMAmer試薬は、化学修飾された一本鎖DNA分子で、精確な3次元形状相補性により、ターゲットタンパク質に対する優れた特異性と親和性を実現するために開発されました。これらの構造は、高感度でタンパク質ターゲットに正確に結合するため、1回のアッセイで何千ものタンパク質を同時に定量できます。SOMAmer試薬は生物学的に生産されるのではなく設計されているため、従来の抗体ベースのプロテオミクス法と比較して、より一貫した性能、高い再現性、バッチ間の信頼性の向上を実現します。1

タンパク質検出にSOMAmerテクノロジーを使用する利点は何ですか?

SOMAmerベースのプロテオミクスアッセイは、特異性、スケーラビリティ、再現性の強力な組み合わせを提供し、研究者がプロテオームを正確に探索できるようにします。

SOMAmerテクノロジーの主な利点は次のとおりです。

  • スケーラビリティ:合成された配列定義試薬により、一貫した性能とロット間のばらつきを最小化しながら、数千種類のタンパク質ターゲットにハイプレックスSOMAmerベースのアッセイを大規模に展開できます
  • 卓越した精度:ハイコンテントアッセイのパワーを強化し、希少なバイオマーカーや疾患に関連する微妙なシグナルを信頼できる結果で解明します
  • 高感度:10-logを超えるダイナミックレンジのフェムトモーラー検出までの極めて広い範囲のタンパク質を定量できます2-5
  • 優れた再現性:一貫して低いCV(約5.5%)の完全合成試薬を使用して、信頼性が高く生物学的に意味のある洞察を得ます

NGSでハイスループットのプロテオミクスを前進させる

このeBookをダウンロードして、Illumina SomaSeqソリューションによって、ハイスループットプロテオミクスがどのように利用しやすくなったかをご覧ください。

ケーススタディとアプリケーション

Genomics Englandの最高科学責任者(Chief Scientific Officer)であるMatthew Brown博士が、SomaSeq Discoveryによるパイロットプロジェクトの結果を共有します。これは、希少疾患を持つ約1,500人の参加者のスクリーニングを実行したプロジェクトであり、バイオマーカー発見研究のためのNGSベースのプロテオミクスの力を提示します。

このポスターでは、SomaSeq Discoveryアッセイの優れた感度と、SomaLogicのSomaScanデータとの強い一致率について紹介しています。特定の疾患カテゴリーで豊富に存在する差次タンパク質を検出する能力は、疾患関連遺伝子と分子経路を明らかにすることで、高分解能プロテオミクスが希少な遺伝子疾患の理解を深めることができることを示しています。

コロラド大学のKacey Couts助教授とそのチームが、Illumina SomaSeq Discoveryを使用して、希少黒色腫に対する新しい洞察をどのように発見しているかをご覧ください。このアッセイは、200を超える生物学的パスウェイにわたって9,500の固有のヒトタンパク質を同定します。これにより、新しいバイオマーカーの探索や治療奏功の調査を行う際の探索力を最大化できます。

このポッドキャストでは、イルミナの製品管理担当アソシエートディレクターが、SomaLogicとSomaSeq Discoveryの発売について、また、バイオマーカーの発見と表現型の洞察を改善するというより広範なマルチオミクス目標との関連性について話します。

SOMAmer試薬と抗体の比較:親和性ベースのプロテオミクスにSOMAmer試薬を採用する理由

SOMAmer試薬は、高い親和性と特異性でタンパク質に結合する完全合成オリゴヌクレオチドです。一方、抗体は本質的にばらつきのある生物由来のタンパク質です。SOMAmer試薬の合成設計は、優れた再現性、強化された検出感度、超高マルチプレックスを可能にし、現代のハイスループットプロテオミクスアプリケーションの需要を満たすのに最適です。

SOMAmer試薬

  • 修飾ヌクレオチド(約20 kDa)を持つ短い一本鎖DNA
  • 化学的な合成により一貫した構造を備える
  • 制限のないマルチプレックス化
  • 一過性の相互作用をブロックして非ターゲットタンパク質との交差反応性を低減するために、ポリアニオン競合物質が使用されます
  • コンテンツのスケーラビリティ

抗体

  • 大規模で複雑なタンパク質(約150 kDa)
  • 生物学的に産生され、自然な構造上のばらつきがある
  • マルチプレックス化の選択肢が限定的
  • 非特異的結合を低減する普遍的なソリューションがないため、非ターゲットタンパク質との交差反応性が高い
  • 限定的なスケーラビリティ
サムネール

SOMAmerはNGSベースのプロテオミクスをどのように実現しますか?

SOMAmer試薬は、タンパク質検出と次世代シーケンサー(NGS)の実証済みのスケーラビリティを結び付けることで、高精度かつハイスループットなプロテオミクスを可能にします。SOMAmer試薬はそれぞれ特定のタンパク質に結合し、固有のDNAタグを持ちます。キャプチャー後、これらのタグはシーケンスライブラリーに変換され、NGSプラットフォームでシーケンスリードをカウントすることにより、タンパク質量を定量化できます。このアプローチは、プロテオミクスをハイスループットな自動化されたワークフローへと変革し、研究者が他のNGSベース手法に期待するのと同じ効率と精度で、何千ものタンパク質を並行してプロファイルできるようにします。

統合されたプロテオミクスとNGSでより深い生物学的洞察を実現

SOMAmerベースのプロテオミクスは現在、イルミナのNGSシーケンスワークフローに統合されており、プロテオミクス解析の価値が他のオミクスデータと組み合わされています。この相乗効果により、科学者はタンパク質レベルの洞察をゲノムデータやトランスクリプトミクスデータと結び付けることができ、生物学的システムのより完全な全体像を提供し、プレシジョンメディシン、バイオマーカーの発見、薬剤ターゲット、疾患パスウェイ、大規模研究などに資する発見を、ハイスループットな拡張性をもって加速させることができます。

SomaSeq Discoveryワークフロー

SOMAmer試薬は、SomaSeq Discoveryを使用して、1回の反応で数千のタンパク質をキャプチャーします。これらのタンパク質結合イベントは、合理化された自動化プロセスを通じてシーケンス対応のライブラリーに変換されます。

1
ライブラリー調製
2
シーケンス
3
データ解析
4
解釈

SomaSeq Discoveryサービスを通じてNGSベースのプロテオミクスにアクセス

自社内にフルワークフローを導入することなく、SomaSeq Discoveryを活用できるようになりました。イルミナと提携するコアラボと、信頼できるサービスプロバイダーのネットワークを通じて、ハイスループットプロテオミクスプロジェクトを外部委託し、SOMAmerテクノロジーとイルミナのシーケンスによる正確で再現性のある結果を得ることができます。このサービスオプションは、採用への障壁を取り除きます。つまり、バイオマーカーの発見、薬剤開発、マルチオミクス研究などにおいて、あらゆる規模のラボでプロテオームを大規模に探索できるようにします。特別なインフラは必要ありません。

Profile image of a male scientist pushing the loading tray, filled with plates on a carrier of a Hamilton ML Star in preparation for a run in a lab setting; female scientist blurry in the background working

よくある質問(FAQ)

従来の抗体は、免疫反応を誘発したタンパク質(すなわち、免疫原性ターゲット)の表面上の3次元構造に通常結合する、大きな親和性試薬(約150 kDa)です。単一のタンパク質エピトープを認識する細胞培養で生成されるモノクローナル抗体として、または同じタンパク質上の複数のエピトープを認識する動物において生成されるポリクローナル抗体として、生物学的に産生されます。

対照的に、SOMAmer試薬は、化学修飾された小さなアプタマー(8~20 kDa)で、3次元タンパク質構造にも結合します。完全な合成試薬なので、バッチ間の性能が一貫しています。また、その明確な化学的性質により、非免疫原性のターゲットや、現在は抗体で標的とされていないエピトープにも結合することができます。

こうした特徴を有するSOMAmer試薬は、従来の抗体ベースのツールに代わる、多用途で信頼性の高い代替品となります。

SOMAmerベースのプロテオミクスは、10-logを超えるダイナミックレンジ、フェムトモーラー感度、スケーラブルなマルチプレックスにより、ハイスループットでコスト効率の高いワークフローを実現します。いずれも従来の手法よりもばらつきが少なくなっています。これにより、ワークフローの変更を必要とせずに、少量のタンパク質を確実に検出することができます。このように、SOMAmerベースのプロテオミクスは、大規模で広範で信頼性の高いタンパク質測定のための強力で効率的なアプローチとなります。

対照的に、質量分析法では通常、少量のタンパク質のカバレッジを改善するために追加のサンプル処理ステップが必要です。

抗体ベースのアプローチと比較して、SOMAmerベースのプロテオミクスは、拡張アッセイマルチプレックスでも一貫して強力な再現性(約5%のCV)を提供します。

このワークフローは、サンプルから解析まで約2.5日、ハンズオンタイムは4時間未満です。

SOMAmer試薬はすべて、ターゲットタンパク質への高い親和性結合と遅い解離速度という2つの重要な特性によって特異性を達成します。これらの特性は、試薬固有の化学構造から生じます。

SOMAmer試薬をアッセイで使用する前に、一次検証を行います。一次検証には、プルダウン実験と用量反応アッセイが含まれ、目的のターゲットに選択的に結合することを確認します。さらに、SOMAmer試薬の70%以上が、質量分析法などの直交検証技術を使用して独立した研究者によって生成された、特異性を裏付けるデータを持っています。

SOMAmer試薬は合成試薬であり、一貫性を保って再製造できるため、他の親和性ベースの方法よりもロット間の一貫性と高い再現性が保証されます。

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お問い合わせ

イルミナとのコラボレーションの詳細や、装置のインソーシングソリューションの詳細についてご関心がある方は、こちらのフォームにご記入ください。フォームにご記入ください。担当者よりご連絡いたします。

参考文献

  1. Brody EN, Gold L. Aptamers as therapeutic and diagnostic agents. J Biotechnol. 2000;74(1):5-13. doi:10.1016/s1389-0352(99)00004-5
  2. Eldjarn GH, Ferkingstad E, Lund SH, et al. Large-scale plasma proteomics comparisons through genetics and disease associations. Nature. 2023;622(7982):348-358. doi:10.1038/ s41586-023-06563-x
  3. Rooney MR, Chen J, Ballantyne CM, et al. Plasma proteomic comparisons change as coverage expands for SomaLogic and Olink. Preprint. medRxiv. 2024;2024.07.11.24310161. doi:10.1101/2024.07.11.24310161
  4. Gold L, Ayers D, Bertino J, et al. Aptamer-based multiplexed proteomic technology for biomarker discovery. PLoS One. 2010;5(12):e15004. doi:10.1371/journal.pone.0015004