ハイスループット阻害剤アッセイおよびスクリーニング

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Creative Enzymesは、医薬品、食品、ならびに産業用途における酵素阻害剤の創製を加速するため、包括的なハイスループット阻害剤アッセイおよびスクリーニング（HTS）サービスを提供しています。先進的なアッセイ技術、自動化プラットフォーム、ならびに酵素学の専門知見を統合することで、数千化合物を対象とした高精度・スケーラブル・高再現性のスクリーニングを実現します。初期ヒット同定から大規模バリデーションキャンペーンまで、当社サービスは、有望な阻害剤を次段階の開発へと進めるための信頼性の高い基盤をお客様に提供します。

ハイスループット阻害剤アッセイおよびスクリーニングの理解

ハイスループットスクリーニングは、現代の阻害剤探索の中核を成します。従来の小規模な酵素アッセイでは、今日の創薬およびバイオ触媒開発パイプラインで必要とされる膨大な化合物ライブラリーを扱うには不十分です。HTSは、数千化合物を並列に評価できる能力を提供し、効率性と統計学的堅牢性の双方を担保します。

酵素阻害剤スクリーニングのためのハイスループットアッセイ

一方で、アッセイ設計、自動化、データ解析の複雑性はしばしば課題となります。阻害剤スクリーニングでは、高感度かつ再現性に優れるだけでなく、ミニチュア化された自動化ワークフローに適合するアッセイが求められます。さらに、異なる酵素ファミリーに合わせてアッセイ条件を最適化し、結果の生物学的妥当性を担保するためには、専門的な知見が不可欠です。

Creative Enzymesは、深い酵素学的専門性と先進的HTS技術を統合することで、これらの課題に対応します。幅広い阻害剤探索プログラムを支援するため、カスタムアッセイ、最先端の自動化、ならびにデータ解析パイプラインを提供します。

サービス内容

当社のハイスループット阻害剤アッセイおよびスクリーニングサービスは、アッセイ開発から大規模スクリーニングキャンペーンまで、阻害剤評価のあらゆる局面でお客様を支援するよう設計されています。

提供サービス

アッセイ開発および最適化

分光測定、蛍光、発光、吸光度ベースのリードアウトを含む、目的に応じたアッセイフォーマットの設計。
特定の酵素ファミリー（キナーゼ、プロテアーゼ、グリコシダーゼ、リパーゼ、エステラーゼ、トランスフェラーゼ等）に対するアッセイの適用・最適化。
ダイナミックレンジ、S/N比、再現性のバリデーション。

ハイスループットスクリーニング（HTS）

96、384、または1536ウェルのマイクロプレートフォーマットを用いた、数千化合物のスクリーニング。
一貫したサンプル調製を実現する自動液体ハンドリングシステム。
ロボティクス、プレートリーダー、データ取得システムの統合による効率的なワークフロー。

アッセイフォーマットおよび戦略

生化学アッセイ：基質ターンオーバー、生成物形成、または補酵素消費のモニタリング。
結合アッセイ：表面プラズモン共鳴（SPR）、蛍光偏光（FP）、またはバイオレイヤー干渉法（BLI）の活用。
作用機序ベースアッセイ：競合、非競合、またはアロステリック阻害剤の識別を目的とした設計。
安定性および特異性評価：pH、温度、溶媒条件の変動下での阻害活性評価、ならびにオフターゲット相互作用の評価。

データ解析および成果物

標準化フォーマットでの生データおよび処理済みアッセイデータ。
阻害の定量指標（IC₅₀、K_i、用量反応曲線）。
統計学的信頼性指標（Z′ファクター、シグナルウィンドウ）に基づくヒット同定。
候補阻害剤のランキングリストおよびフォローアップ試験に関する推奨事項。
アッセイ設計、条件、詳細結果を含む包括的な最終報告書。

この統合的アプローチにより、Creative Enzymesは高品質データに加え、下流工程での最適化に直結する実用的なインサイトを提供します。

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ハイスループット阻害剤スクリーニングのための包括的サービス

スクリーニングそのものに加え、信頼性の高い結果と円滑なプロジェクト推進を確保するため、支援サービス一式も提供しています。

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当社の強み

幅広いアッセイ専門性

多様な酵素ファミリーおよび検出技術にわたるアッセイ設計が可能。

先進的自動化

ロボット液体ハンドリングとプレートリーダーにより、高精度と高スループットを担保。

スケーラブルなフォーマット

小規模パイロットスクリーニングから、数千化合物規模のフルキャンペーンまで対応。

データ品質保証

厳格なバリデーションにより、高感度・高再現性・低エラー率を保証。

カスタマイズ可能なソリューション

お客様のターゲット、化合物ライブラリー、アッセイ要件に合わせた柔軟なワークフロー。

エンドツーエンドの統合

ライブラリー構築、活性測定、SAR検討とのシームレスな連携。

ケーススタディおよび実用例

ケース1：高活性SARS-CoV-2 M^pro阻害剤の探索

SARS-CoV-2のメインプロテアーゼ（M^pro）は、重要な抗ウイルスターゲットです。従来の蛍光ペプチドを上回る性能を示す新規蛍光基質を開発し、HTSに適用しました。フォーカスドライブラリーを用いて、ペプチドミメティック・アザニトリルおよびピリジルインドールエステルの2つの阻害剤クラスを同定し、最適化および生化学的特性評価を実施しました。アザニトリル誘導体は、M^proと、ウイルス侵入に関与するカテプシンLを同時に阻害し、ピリジルエステルはポジショナルスキャニングにより評価されました。不可逆阻害剤であるアザニトリル8（K_i＝24 nM）およびピリジルエステル17（K_i＝10 nM）は、卓越した阻害活性を示しました。これらの合理的設計分子は、さらなる抗ウイルス開発に向けた有望候補であり、従来のバーチャルスクリーニングに対するターゲット指向型ライブラリーアプローチの有効性を示しています。

ハイスループットスクリーニングと合理的設計によるSARS-CoV-2メインプロテアーゼ阻害剤の開発図1．SARS-CoV-2のメインプロテアーゼ（M^pro）は、COVID-19治療の重要な創薬ターゲットとして認識されている。新規蛍光基質の設計、M^proの組換え発現、ならびにHTSアッセイの開発を、構造に基づく合理的アプローチと組み合わせることで、アザニトリルおよびインドール・ピリジルエステルを新規かつ極めて高活性なM^pro阻害剤として見出した。（Breidenbach et al., 2021）

ケース2：液晶支援によるキサンチンオキシダーゼ阻害剤スクリーニング

低分子阻害剤は治療薬開発に不可欠であり、効率的なスクリーニング手法が重要です。酵素触媒により誘導されるアプタマー放出を利用してキサンチンオキシダーゼ（XOD）阻害剤を同定する、新規の液晶（LC）ベースアッセイが開発されました。XODによるキサンチン酸化はアプタマー結合を阻害し、明るいLC画像を生じる一方、阻害によりアプタマー結合が回復し、暗い画像となります。トリアゾール誘導体の小規模ライブラリーをスクリーニングした結果、3種の高活性阻害剤が同定されました。分子ドッキングにより活性部位占有が確認され、化合物はHEK293およびHeLa細胞において優れた生体適合性を示しました。このハイスループットかつラベルフリーのLCベース戦略は、高感度・高精度を提供し、効率的な酵素阻害剤探索の有望なアプローチとなります。

キサンチンオキシダーゼ（XOD）阻害剤のための液晶ベーススクリーニングアッセイ図2．潜在的XOD阻害剤のスクリーニング。（A）選択した潜在的阻害剤の化学構造。（B）化合物Iの異なる濃度による阻害後のXOD活性。（C）化合物IとXODの分子ドッキング。活性部位におけるXODの主要アミノ酸残基を細いスティックで示す。紫色の破線は水素結合を示し、水素結合距離はそれぞれ3.0、3.1、2.7 Åである。（Wu et al., 2021）

ハイスループット阻害剤アッセイおよびスクリーニングに関するFAQ

Q：1回のキャンペーンで何化合物までスクリーニングできますか？

A：お客様のニーズおよびライブラリーフォーマットに応じて、数百化合物から10万化合物超までのスクリーニングキャンペーンに対応可能です。
Q：アッセイで利用可能な検出法は何ですか？

A：吸光、蛍光、発光、蛍光偏光に加え、SPRやBLIなどのラベルフリー手法を含む、多様な検出法に対応しています。
Q：アッセイの再現性と精度はどのように担保していますか？

A：スクリーニング前にアッセイをバリデーションし、Z′ファクター等の統計指標を適用します。各ランには陽性／陰性コントロールを組み込みます。自動化システムにより手作業由来のばらつきを低減し、一貫した性能を確保します。
Q：特定の酵素や条件に合わせてアッセイをカスタマイズできますか？

A：可能です。お客様指定の酵素、基質、条件（例：pH、温度、補因子）に合わせたアッセイの適用・最適化を得意としており、生物学的妥当性と産業適用性を担保します。
Q：HTSにおける偽陽性はどのように最小化しますか？

A：厳格なコントロール、反復試験、ならびに直交的な確認アッセイを組み合わせ、アーチファクトを排除します。データ解析パイプラインは、不整合または信頼度の低い結果をフラグ付けするよう設計されています。
Q：スクリーニングプロジェクト終了時にどのような成果物が得られますか？

A：生データ、処理済みデータセット、用量反応曲線、阻害剤ランキングリスト、ならびにアッセイ設計・条件・検証済みヒットを要約した詳細報告書を提供します。加えて、フォローアップ試験に関する推奨事項も提示します。

参考文献：

Breidenbach J, Lemke C, Pillaiyar T, et al. Targeting the main protease of SARS-CoV-2: from the establishment of high throughput screening to the design of tailored inhibitors. Angew Chem Int Ed. 2021;60(18):10423-10429. doi:10.1002/anie.202016961
Wu W, Wang W, Qi L, et al. Screening of xanthine oxidase inhibitors by liquid crystal-based assay assisted with enzyme catalysis-induced aptamer release. Anal Chem. 2021;93(15):6151-6157. doi:10.1021/acs.analchem.0c05456

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