プロテオミクス研究 – ソニケーターがサンプル前処理に不可欠な理由

プロテオミクス研究は、タンパク質とその機能の包括的な解析を可能にすることによって、細胞生物学に深い洞察を与え、生物学的システムの理解を広げる。プロテオミクス研究の成功の中心は、高品質のサンプルを調製することであり、これにはしばしば複雑で手間のかかるサンプル調製が伴います。ソニケーションは、サンプル前処理のための確立された強力なツールであり、従来の方法に比べて多くの利点を提供します。プローブ型ソニケーター、VialTweeter、UIP400MTPハイスループット プレートソニケーターなど、さまざまなソニケーターモデルは、プロテオミクスサンプル処理において独自の利点を提供し、信頼性と再現性の高い研究結果への道を開きます。

なぜプロテオミクス研究にソニケーターが必要なのか？

プロテオミクス研究の分野において、超音波処理装置が必要とされるのは、分析のために高品質のサンプルを得ることが極めて重要であることに起因しています。プロテオミクス研究において超音波処理を使用することは、効率的な細胞溶解、タンパク質抽出の改善、複雑なサンプルのホモジナイゼーション、酵素消化の促進、サンプルコンタミネーションの低減、およびハイスループット処理能力を確保することにより、信頼性と再現性の高い結果を得るために不可欠です。
 
プロテオミクスにおけるサンプル前処理の重要性： プロテオミクス実験で信頼性と再現性の高い結果を得るには、綿密なサンプル調製が不可欠です。細胞の溶解からタンパク質の抽出、精製に至るまで、各ステップはアーチファクトを最小限に抑え、サンプルの完全性を確保するために正確に実行されなければならない。しかし、機械的破砕や化学的溶解などの従来の方法では、不完全な抽出、タンパク質の分解、サンプルのコンタミネーションなどの問題により、期待通りの結果が得られないことがよくあります。

超音波処理：プロテオミクスサンプル前処理のゲームチェンジャー

超音波処理とは、高周波の音波を使って生物学的サンプルを破壊するプロセスであり、プロテオミクスサンプル調製におけるゲームチェンジャーとして登場しました。音響エネルギーの力を利用することで、ソニケーターは迅速で効率的な細胞溶解、タンパク質抽出、酵素分解を促進し、高い収率とサンプル純度の向上につながります。
プロトコルバイオフィルムおよびプロテオミクス解析におけるHielscherマルチサンプルソニケーターの使用手順については、こちらをご覧ください！

ソニケーションが促進するサンプル前処理作業

• 細胞溶解とタンパク質抽出： ソニケーターは、その汎用性と精度の高さから、細胞溶解とタンパク質抽出に理想的です。ソニケーターは、制御された超音波エネルギーを供給することで、細胞膜を効果的に破壊し、その完全性を損なうことなく細胞内タンパク質を放出します。これは、タンパク質間相互作用研究や構造プロテオミクスなど、下流の分析に無傷のタンパク質構造を必要とするプロテオミクス研究において特に有用です。
• ハイスループットなサンプル処理： UIP400MTPプレートソニケーターは、ハイスループットなプロテオミクスサンプル処理において比類ない効率を提供します。マルチウェルプレートフォーマットで超音波エネルギーを活用することにより、UIP400MTPは複数サンプルの同時超音波処理を可能にし、処理時間と人件費を大幅に削減します。これは、サンプルライブラリーの迅速なスクリーニングを必要とする大規模なプロテオミクス研究や、バイオマーカーの発見と検証のための高サンプルスループットを必要とする研究で特に有益です。
• タンパク質沈殿後の収量の増加： タンパク質の沈殿は、タンパク質を濃縮し、様々な汚染物質から精製するために、生物学的サンプルの下流処理で一般的に使用される。ソニケーションは、トリクロロ酢酸（TCA）沈殿タンパク質をソニケーションした後、タンパク質の収量を増加させる再懸濁の効果的な技術として実証されている。TCA沈殿後、サンプルバッファーで溶出した後、サンプルを超音波処理すると、総タンパク質回収率が向上し、再現性と適合比率が改善されます。
• タンパク質分解： 超音波アシストによるタンパク質消化は、スピードと効率の点で従来のオーバーナイト消化を大きく上回る。超音波処理により、複雑なプロテオームの迅速な還元、アルキル化、タンパク質分解が可能になり、必要な時間が従来の12～24時間からわずか数分に短縮されます。この超音波アプローチは、ワークフローを加速するだけでなく、プロテオーム解析の再現性と一貫性を高めます。 詳しくはこちら
• リン酸化プロテオミクス： ソニケーションは、特に強固に結合したタンパク質や膜に結合したタンパク質の細胞溶解効率とタンパク質抽出を改善することにより、リン酸化プロテオミクスワークフローを向上させる。超音波処理中に発生する機械的せん断力は、細胞および細胞内構造を破壊し、他の方法ではアクセスできないリン酸化タンパク質の放出を促進する。これによりプロテオームカバレッジが向上し、低存在量のリン酸化ペプチドの検出が改善される。さらに、超音波処理を制御することで、サンプルの粘度を下げることができ（例えば、核酸を断片化することで）、下流の酵素分解とリン酸化ペプチドの濃縮効率が向上し、最終的に再現性の高い包括的なリン酸化プロファイルが得られる。 詳しくはこちら
• フィルター補助サンプル前処理（FASP）： FASPワークフローにおいて、超音波処理は、ろ過前のタンパク質の可溶化とホモジナイゼーションを促進することで貢献する。細胞やタンパク質の凝集体を効率的に破壊することで、タンパク質が尿素などの変性剤に十分にさらされるようになり、フィルターへの効果的な保持とその後の消化に不可欠です。ソニケーションはまた、サンプルの粘度を下げ、スムーズなろ過を可能にし、フィルターの目詰まりを最小限に抑えます。その結果、タンパク質分解消化（通常はトリプシンを使用）がより効率的かつ均一になり、ペプチドの回収率とFASPプロトコルの全体的な再現性が向上する。 詳しくはこちら
• サンプルのホモジナイズとバッファーの混合： ソニケーションは、プロテオミクスワークフローにおけるサンプルのホモジナイズ、細胞の可溶化、バッファーの混合を容易にします。

プロテオミクス試料に最適なソニケーター

Hielscher Ultrasonics社は、理想的なサンプル前処理を可能にする様々な設計のソニケーターモデルを提供しています。
少量でも大量でも、微量でも大量でも超音波処理できます。 – Hielscherは、お客様のタンパク質関連アプリケーションに最適なソニケーターをご用意しています。

バイアルとビーカー – プローブ型ソニケーター： クラシックなプローブタイプのソニケーターは、バイアルやビーカーに入った単一サンプルを処理する場合、サンプル数の少ないラボ用ホモジナイザーとして広く使用されています。マイクロチップ付きラボ用ホモジナイザーUP50HまたはUP100Hは、サンプルの直接超音波処理に使用される典型的なプローブ/ホーンソニケーターです。

96ウェルプレート/マイクロタイタープレート – UIP400MTPプレートソニケーター： サンプル数が増加し、96、384、1536ウェルのマルチウェルやマイクロプレートを使用する場合、UIP400MTP ハイスループット プレートソニケーターは、複数のサンプルの超音波処理と攪拌を同時に合理的に行うことができ、穏やかでありながら効率的なタンパク質の単離、試薬の徹底的な混合と均一分散を実現します。これは、正確で再現性のある結果を得るために均一性が重要な、複雑なサンプルマトリックスや複数のサンプル調製を伴うプロテオミクス実験において特に有利です。

10本まで – バイアルツイーター エッペンドルフチューブなど複数のバイアルを同時に扱う場合、VialTweeterは最適なツールです。VialTweeterは、最大10本の密閉バイアルまたはチューブを同時に超音波処理できるユニークな設計です。クロスコンタミネーションや空気による汚染を完全に回避できます。

複数のバイアルまたは単一容器 – カップホーン UP200St_TD-Cuphornは強力なソニケーターで、バイアルホルダーを使用して複数のバイアルを同時に処理したり、個々の容器をCupHornウォーターバスに入れることができます。

私たちがお手伝いします

弊社の技術スタッフは超音波の専門家であり、お客様のご要望を満たし、研究を成功に導く最適なソニケーターをご提案することに精通しています。ソニケーターは、サンプル前処理において比類のない効率性、汎用性、再現性を提供し、プロテオミクス研究において不可欠なツールとなりました。ヒールシャーは、ソニケーションが最も効果的で信頼できることを確認し、お客様に最適なソニケーターモデルを提供します。細胞溶解からタンパク質抽出まで、超音波処理は従来の方法を凌駕し、研究者にプロテオミクス科学の限界を押し広げる力を与えます。プロテオミクス研究が進化し続ける中、ソニケーターはサンプル前処理の主要なツールであり、信頼性の高い結果をもたらし、複雑なタンパク質とその機能の世界の理解に貢献しています。

デザイン、製造、コンサルティング – 品質 ドイツ製

Hielscher社の超音波装置は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。頑丈で操作が簡単なため、産業設備にスムーズに組み込むことができます。過酷な条件や厳しい環境でも、Hielscherの超音波装置は容易に対応できます。

Hielscher Ultrasonics社は、ISO認証取得企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波振動子に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

下の表は、DNAやRNAの断片化、細胞溶解、DNAやタンパク質の単離、タンパク質分解、バイオフィルムの剥離など、サンプルの前処理に最適なラボ用超音波発生装置のおおよその処理能力を示しています：