正確かつ迅速な創薬のための
ELISA法の利点【ポッドキャスト】

約50年前に発見されて以来、酵素結合免疫吸着測定法（ELISA）は診断学や薬剤評価試験におけるゴールドスタンダードとなっている。ELISAを用いると、液体サンプル中の目的の分子（タンパク質、ペプチド、ホルモンなど）をマイクロプレート上に固定化し、特異抗体を用いてその分子に結合させ、特定の結合を高感度で検出することで定量することができる。この技術は、フローサイトメトリーのような他の方法の出現にもかかわらず、その特異性と汎用性により、依然として人気がある。

私たちの専門家がどのようにELISAアッセイを研究に利用しているか、この種のイムノアッセイの特異的な利点は何か、ELISAを利用することでどのような研究の方向性が開かれたのか、などについての詳細な議論を最近のポッドキャストでご覧ください：

3人の熟練科学者が、ELISAを際立たせるもの、そして急速に進化する創薬シーンにどのように適合させることができるかについて議論する。主な学習ポイント

アナ・ミレティック博士は協和キリンのシニアリサーチサイエンティスト。ワシントン大学で免疫学の博士号を取得後、サンフォード・バーナム・プレビス・メディカル・ディスカバリー・インスティチュートでポスドクを務める。eBioscienceとBecton, Dickinson, and Company (BD)でモノクローナル抗体の研究に従事した後、6年前に協和キリンに入社し、初期段階の創薬プログラムのプロジェクトリーダーを務める。

ジョンズ・ホプキンス大学でバイオテクノロジーの修士号を取得したアンナ・デイは、主に癌研究所で17年間バイオテクノロジーに携わってきた。現在は協和キリンのシニア・リサーチ・アソシエイトとして、自己免疫疾患に対する抗体ベースの治療薬の研究に従事。

キャシー・オルセン博士は、モレキュラー・デバイスのシニアアプリケーションサイエンティストとして、細胞ベース、生化学、イメージングアッセイなど、マイクロプレートベースの検出システムの幅広いアプリケーション開発に携わっている。カリフォルニア大学デービス校で細胞・発生生物学の博士号を取得。

創薬・医薬品開発におけるELISAアプリケーション

3人のエキスパートが、創薬研究のサポートにELISAをどのように活用しているかについて語ります。

サイトカインに対する抗体医薬の有効性

協和キリンにとってELISAは、炎症性サイトカインに対する抗体医薬の有効性を評価するための重要なチェックポイントである。Deyたちは、インターフェロン-γ、IL-8、TNF-αなどのサイトカインのレベルを測定することにより、抗体クローンがこれらのサイトカインの産生を阻害する能力を評価する。これは、最も効果的な抗体クローンを選択するのに役立つ。

治療用抗体の薬物動態学的特性を評価する

ELISAは、Miletic博士とDey博士が抗体治療薬の薬物動態学的特性を評価するのにも役立っている。これらの研究では、様々な時点における患者の血液中の抗体の存在を測定する。このプロセスは、治療薬の半減期を決定するのに役立ち、最も安定した抗体クローンの選択の指針となる情報である。

ノックアウト細胞におけるp53レベルの低下を評価する

Molecular Devices社は、CRISPRノックアウト実験を含む幅広い研究アプローチにおいて、様々なELISAが有用であることを実証してきた。その一例が、腫瘍抑制因子をコードするp53遺伝子のノックアウトである。ノックアウト細胞におけるp53レベルの減少を評価するためにELISAを用いることは、遺伝子機能に関する洞察を得るためにこの方法が有用であることを示している。.

他のイムノアッセイと比較した場合のELISAアッセイの利点

上記の3つの例は、ELISAが多用途であることを示しているが、それ以外にも他のイムノアッセイと異なる点がある。

Cathy Olsenは、ELISAの柔軟性と感度を強調している： 「ELISAは非常に高感度で特異性があります。ELISAは非常に高感度で特異的な測定が可能である。吸光度測定を用いる比色分析ELISAは30年前からある。しかし、より優れた感度とダイナミックレンジを得ることができる蛍光測定や発光測定もある。高感度のおかげで、ELISAはサンプル中の低存在量の分子を検出することができる。"

"...蛍光や発光測定は、より優れた感度とダイナミックレンジを与えることができる...そして、サンプル中の低存在分子を検出することができる。"

アナ・マイレティックにとって、ELISAは特異性が重要な特性であり、これによって近縁のタンパク質を区別することができる。とはいえ、抗体の選択が鍵となる。「ELISAは、それに使用される抗体と同じだけ優れている。どんなELISAアッセイでも、それを優れたアッセイにするバックボーンは、目的のターゲットに対する特定の高親和性抗体の使用である" 言い換えれば、抗体を正しく選択することで、標的分析物を確実に検出し、類似分子との交差反応リスクを最小限に抑えることができる。

"ELISAアッセイを優れたアッセイにするバックボーンは、目的のターゲットに対する特定の高親和性抗体の使用である。"

ELISA法のもう一つの利点は、プレート、検体を加えるためのピペット、プレートリーダー（マイクロプレートウォッシャーを追加して作業負担を軽減することもできる）だけが必要というシンプルさである。要求の少ないデザインにもかかわらず、ELISAは幅広い測定値を提供できる。さらに重要なことは、ほとんどの装置が自動化に適しているため、ELISAをより身近で合理的なものにできることである。

ELISAインストゥルメンテーションと自動ワークフローソリューション

自動化されたELISAワークフローには、手動バージョンに対するいくつかのアップグレードが含まれるが、自動化の程度は最終的にスループットのニーズによって決まる。

自動リキッドハンドラーはサンプルの前処理と試薬の添加に非常に有用であり、ロボットアームはシステムの異なるセクション間でのプレートの移動を扱うことができる。これら2つの要素を組み合わせることは、試薬のプレーティングや、プレートをベンチからリキッドハンドリングシステムへ、そしてプレート洗浄機やリーダーへ運ぶ手間を省くことを意味する。リキッドハンドラーとロボットアームがこれらのステップを処理するので、研究者は、より集中的な実験を行うための時間を稼ぐことができる。

さらに2つのコンポーネントが、ワークフローをさらに合理化する。その一つは、よりタイムリーで正確な結果を得るために、ワークフローのタイムラインとシーケンスを調整する自動スケジューリングソフトウェアである。細胞ベースアッセイは、細胞にとって安定した環境（例えば、37℃、5％CO2）を必要とし、自動CO2インキュベーターはこれらの条件を一貫して維持するために使用される。

とはいえ、Cathy Olsenは、プレートリーダーが自動ELISA成功の鍵であると考えている。「結果の質は、ELISAプレートのシグナルを正確に検出できるかどうかに大きく依存します。データを分析する際、正確な結果とオンターゲットタンパク質の定量を得たい。プレートリーダーのソフトウェアは、特定のアッセイ用に設定されたプロトコルを用いて自動分析を行うことができる。

自動ELISAワークフローには2つの良い結果がある。第一に、前述したように、ウォークアウェイ時間が大幅に増加し、研究者はマルチタスクが可能になる。さらに重要なことは、均一なサンプル調製と十分にモニターされたリキッドハンドリング手順により、ヒューマンエラーを減らすことができることである。

ELISAがもたらす未来

多くの科学者がELISAの定性的・定量的な力を活用し続けており、現在の市場分析レポートでは、世界の研究用ELISA市場は2022年の5億1940万米ドルから2030年には7億5438万米ドルに増加すると予測している。

ELISAは体液中の特異性抗原を検出することで診断の指標となり続けており、医療従事者はHIV検査、妊娠検査、感染症の検出など様々な分野で使用している。

近年のCOVID-19パンデミックでは、スパイクタンパク質、ヌクレオカプシド抗原、その他のウイルスタンパク質に対する抗体の検出を可能にしたELISAが、疾病メカニズムの理解を深める上で重要な役割を果たした。ワクチン接種に反応して産生される抗体を測定することにより、研究者はワクチンの潜在的な有効性を評価し、その製剤を最適化することもできる。

ELISAは、薬剤の作用機序の解明にも役立つ。標的タンパク質が存在する場合でも、特異性を標的とするタンパク質がどのように作用するかを調べる必要がある。薬物分子をさまざまなタイプの細胞に導入し、これらの細胞における標的タンパク質のレベルを定量することによって、研究者は、さまざまな細胞プロセスに対する薬物の影響を推測することができる。

将来的には、ELISA法の可能性を広げるために、その限界のいくつかに対処することに焦点を当てなければならない。一つの重要な領域は、サンプル中の低レベルの抗原を正確に検出するための感度の向上であり、これはシグナル増幅技術によって達成することができる。さらに、ブロッキング剤を最適化することで、バックグラウンドノイズを減らし、非特異性抗体結合や類似抗原との交差反応性を防ぐことができる。最後に、マルチプレックスの追加は、サンプル中の複数のタンパク質、ペプチド、低分子を同時に定量することを可能にするアップグレードである。

自動ELISAソリューションについて

自動化には多くのフレキシブルなオプションがあります。ELISAワークフロー用の5つのレディメイドワークセルは、シンプルなプレートローディング機能からより高度な完全自動化ワークセルまで、幅広い自動化ソリューションを提供します。労働集約的なマイクロプレートベースアッセイを自動化することで、研究者が一般的で反復的な手作業に従事する必要性を減らし、ウォークアウェイタイム、スループット、再現性を向上させます。

ELISAワークセルについての詳細や、お客様のアプリケーションについてワークフロー自動化のスペシャリストにご相談されたい場合は、弊社までご連絡ください。