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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、産業用途向けの酵素阻害剤の発見を加速するために、包括的なHigh-Throughput Inhibitor Assays and Screening（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、酵素学の専門知識を組み合わせることで、数千種類の化合物を正確かつスケーラブル、再現性高くスクリーニングします。初期のヒット同定から大規模なバリデーションキャンペーンまで、当社のサービスは有望な阻害剤を次の開発段階へ進めるための信頼できる基盤をお客様に提供します。

High-Throughput Inhibitor Assays and Screeningの理解

High-throughput screeningは、現代の阻害剤発見の基盤です。従来の小規模な酵素アッセイでは、今日の創薬や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、数千の化合物を並列で評価でき、効率性と統計的な堅牢性の両方を提供します。

High-throughput assays for enzyme inhibitor screening

しかし、アッセイ設計や自動化、データ解析の複雑さはしばしば課題となります。阻害剤スクリーニングには、感度と再現性が高いだけでなく、ミニチュア化・自動化ワークフローに適合したアッセイが必要です。さらに、異なる酵素ファミリーにアッセイ条件を適応させるための専門知識が不可欠であり、結果が生物学的に妥当であることを保証します。

Creative Enzymesは、深い酵素学の専門知識と先進的なHTS技術を統合することで、これらの課題に対応します。お客様の多様な阻害剤発見プログラムを支援するため、カスタマイズされたアッセイ、最先端の自動化、データ解析パイプラインを提供します。

当社のサービス内容

当社のHigh-Throughput Inhibitor Assays and Screening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側面でお客様をサポートするよう設計されています。

提供サービス

アッセイ開発と最適化

  • 分光光度法、蛍光法、発光法、吸光度ベースのリードアウトなど、目的に合わせたアッセイフォーマット。
  • 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など）へのアッセイ適応。
  • ダイナミックレンジ、シグナル対ノイズ比、再現性の検証。

High-Throughput Screening（HTS）

  • 96ウェル、384ウェル、1536ウェル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のための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、データキャプチャ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と戦略

  • 生化学アッセイ：基質の変換、生成物の形成、または補酵素の消費をモニタリング。
  • 結合アッセイ：表面プラズモン共鳴（SPR）、蛍光偏光（FP）、バイオレイヤーインターフェロメトリー（BLI）を使用。
  • メカニズムベースアッセイ：競合、非競合、アロステリック阻害剤の識別を目的とした設計。
  • 安定性・特異性試験：pH、温度、溶媒条件下での阻害活性、オフターゲット相互作用の評価。

データ解析と成果物

  • 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。
  • 阻害の定量測定（IC50、Ki、用量–反応曲線）。
  • 統計的信頼性指標（Z′ファクター、シグナルウィンドウ）によるヒット同定。
  • フォローアップ研究推奨付きの候補阻害剤のランキングリスト。
  • アッセイ設計、条件、詳細な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は高品質なデータだけでなく、下流の最適化に役立つ実用的なインサイトもお客様に提供します。

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High-Throughput Inhibitor Screening向け包括的サービス

スクリーニング自体に加え、信頼性の高い結果と円滑なプロジェクト進行を実現するためのサポートサービスも充実しています：

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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や検出技術に対応したアッセイ設計が可能。

先進的な自動化

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・高スループットを実現。

スケーラブルなフォーマット

小規模パイロットから数千化合物の大規模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工程で感度・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

ターゲット、化合物ライブラリー、アッセイの好みに合わせた柔軟なワークフロー。

エンドツーエンド統合

ライブラリー構築、活性測定、SAR研究とのシームレスな連携。

ケーススタディと実際の応用例

ケース1：強力なSARS-CoV-2 Mpro阻害剤の発見

SARS-CoV-2のメインプロテアーゼ（Mpro）は重要な抗ウイルスターゲットです。高スループットスクリーニング用に新規蛍光基質が開発され、従来の蛍光ペプチドより優れた性能を示しました。フォーカス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とピリジルインドールエステルの2種類の阻害剤クラスが同定・最適化され、生化学的に特徴付けられました。アザニトリル誘導体はMproとカテプシンLの両方を同時に阻害し、ウイルス侵入に関連します。一方、ピリジルエステルはポジショナルスキャニングで評価されました。アザニトリル8（Ki = 24 nM）とピリジルエステル17（Ki = 10 nM）の2つの不可逆阻害剤が卓越した活性を示しました。これら合理的に設計された分子は、さらなる抗ウイルス開発の有望な候補であり、従来のバーチャルスクリーニングよりもターゲットライブラリーアプローチの有効性を示しています。

Development of SARS-CoV-2 main protease inhibitors through high-throughput screening and rational designFigure 1. SARS-CoV-2のメインプロテアーゼ（Mpro）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ます。新規蛍光基質の設計、Mproの組換え発現、HTSアッセイの開発を構造ベースの合理的アプローチと組み合わせることで、特化したアザニトリルおよびインドールピリジルエステルという新規かつ非常に強力なMpro阻害剤の発見につながりました。（Breidenbach et al., 2021）

ケース2：液晶アシストによるキサンチンオキシダーゼ阻害剤のスクリーニング

低分子阻害剤は治療開発に不可欠であり、効率的なスクリーニング法が重要です。酵素触媒によるアプタマー放出を利用した新規液晶（LC）ベースアッセイが開発され、キサンチンオキシダーゼ（XOD）阻害剤の同定に用いられました。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画像を生成しますが、阻害剤存在下では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、3つの強力な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への結合が確認され、これら化合物はHEK293およびHeLa細胞で優れた生体適合性を示しました。この高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・高精度を実現し、効率的な酵素阻害剤発見の有望なアプローチです。

Liquid crystal-based screening assay for xanthine oxidase (XOD) inhibitorsFigure 2. 潜在的XOD阻害剤のスクリーニング。（A）選択された阻害剤の化学構造。（B）化合物Iの異なる濃度による阻害後のXOD活性。（C）XODと化合物Iの分子ドッキング。活性部位の主なアミノ酸残基は細いスティックで示されています。紫色の点線は水素結合を示し、その距離はそれぞれ3.0、3.1、2.7Åです。（Wu et al., 2021）

High-Throughput Inhibitor Assays and Screeningに関するFAQ

  • Q: 1回のキャンペーンで何種類の化合物をスクリーニングできますか？

    A: 当社プラットフォームは、数百から10万以上まで、お客様のニーズやライブラリーフォーマットに応じた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方法は何ですか？

    A: 吸光度、蛍光、発光、蛍光偏光、SPRやBLIなどのラベルフリー手法を含む多様な検出方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保証していますか？

    A: スクリーニング前にアッセイをバリデーションし、Z′ファクターなどの統計パラメータを適用します。すべての実施で陽性・陰性コントロールを組み込み、自動化システムにより手作業のばらつきを低減し、一貫したパフォーマンスを確保します。

  • 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: はい。お客様指定の酵素、基質、条件（例：pH、温度、補酵素）に合わせてアッセイを最適化し、生物学的妥当性と産業応用性を確保します。

  • Q: HTS中の偽陽性はどのように最小化していますか？

    A: 厳格なコントロール、反復試験、直交確認アッセイを組み合わせてアーティファクトを排除します。データ解析パイプラインは一貫性のない結果や信頼性の低いデータを自動的にフラグします。

  • 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、アッセイ設計・条件・バリデーション済みヒットをまとめた詳細な報告書、フォローアップ研究の推奨をお渡しします。

参考文献：

  1. 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
  2. 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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研究および産業用途にのみご使用ください。個人医療用途には適していません。一部の食品グレード製品は、食品および関連用途における処方開発に適しています。

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