プロテオミクス研究 – サンプル調製に超音波処理装置が不可欠な理由

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で、細胞生物学への深い洞察をもたらし、生物学的システムに関する理解を広げます。プロテオミクス研究の成功の鍵となるのは高品質なサンプルの調製であり、その工程は複雑で多くの労力を要することが少なくありません。超音波処理は、サンプル調製のための十分に確立された強力な手法であり、従来の方法に比べて数多くの利点があります。プローブ型超音波処理装置、VialTweeter、ハイスループットプレート超音波処理装置UIP400MTPなど、さまざまなモデルがプロテオミクスのサンプル処理に独自の利点をもたらし、信頼性と再現性のある研究結果への道を開きます。

プロテオミクス研究に超音波処理装置が必要な理由は？

プロテオミクス研究の分野で超音波処理装置が必要とされるのは、解析用の高品質なサンプルを得ることが極めて重要だからです。プロテオミクス研究における超音波処理は、効率的な細胞溶解、タンパク質抽出の改善、複雑なサンプルの均質化、酵素消化の促進、サンプル汚染の低減、ハイスループット処理能力を確保することで、信頼性と再現性のある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調製の重要性： プロテオミクス実験で信頼性と再現性のある結果を得るには、入念なサンプル調製が欠かせません。細胞溶解からタンパク質の抽出と精製まで、アーティ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、各工程を精密に実施する必要があります。しかし、機械的破砕や化学的溶解などの従来の方法では、抽出の不完全さ、タンパク質の分解、サンプル汚染といった問題により、望ましい結果が得られないことがよくあります。

超音波処理：プロテオミクスのサンプル調製を変革する手法

高周波の音波を用いて生物学的サンプルを破砕する超音波処理は、プロテオミクスのサンプル調製を変革する手法として登場しました。超音波処理装置は音響エネルギーの力を利用して、迅速かつ効率的な細胞溶解、タンパク質抽出、酵素消化を促進し、収量の増加とサンプル純度の向上をもたらします。
プロトコル：バイオフィルム解析およびプロテオミクス解析でHielscherの複数サンプル用超音波処理装置を使用するための手順を、こちらでご覧いただけます！

超音波処理によって促進されるサンプル調製作業

• 細胞溶解とタンパク質抽出： 超音波処理装置は、その汎用性と精密さから、細胞溶解とタンパク質抽出に最適です。制御された超音波エネルギーを短いバーストで与えることで、細胞膜を効果的に破砕し、細胞内タンパク質の完全性を損なうことなく放出させます。これは、タンパク質間相互作用の研究や構造プロテオミクスなど、後続の解析でタンパク質の構造が完全に保たれている必要があるプロテオミクス研究において、特に有用です。
• ハイスループットサンプル処理： プレート超音波処理装置UIP400MTPは、ハイスループットのプロテオミクスサンプル処理において、比類のない効率を提供します。UIP400MTPは、マルチウェルプレート形式で超音波エネルギーを利用し、複数のサンプルの同時超音波処理を可能にすることで、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や、バイオマーカーの発見と検証のために高いサンプル処理能力を必要とする大規模なプロテオミクス研究において、特に有益です。
• タンパク質沈殿後の収量増加： タンパク質沈殿は、タンパク質を濃縮し、さまざまな汚染物質から精製するために、生物学的サンプルの後続処理で広く用いられています。トリクロロ酢酸（TCA）で沈殿させたタンパク質をその後に超音波処理する場合、超音波処理は、タンパク質収量を増加させる再懸濁のための有効な手法であることが示されています。TCA沈殿と、それに続くサンプルバッファー中での溶出の後にサンプルを超音波処理すると、総タンパク質回収量が増加し、再現性と一致率が向上します。
• タンパク質の酵素消化： 超音波支援によるタンパク質消化は、速度と効率の面で、従来の一晩かける消化を大幅に上回ります。超音波処理は、複雑なプロテオームの迅速な還元、アルキル化、タンパク質の酵素消化を可能にし、所要時間を従来の12–24時間からわずか数分に短縮します。この超音波を用いた方法は、ワークフローを加速するだけでなく、プロテオミクス解析の再現性と一貫性も向上させます。 詳細はこちら！
• リン酸化プロテオミクス： 
超音波処理は、主に細胞溶解の効率とタンパク質抽出を改善することで、リン酸化プロテオミクスのワークフローを向上させます。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に有効です。超音波処理中に生じる機械的なせん断力は、細胞および細胞内の構造を破砕し、そうしなければアクセスできないままになる可能性のあるリン酸化タンパク質の放出を促進します。これにより、プロテオームのカバー範囲が拡大し、低存在量のリン酸化ペプチドの検出が改善されます。さらに、制御された超音波処理は、例えば核酸の断片化によってサンプルの粘度を低減するのに役立つ場合があります。これにより、後続の酵素消化とリン酸化ペプチドの濃縮効率が向上し、最終的に、より再現性が高く包括的なリン酸化プロファイルが得られます。 詳細はこちら！
• フィルター支援サンプル調製（FASP）： 
FASPワークフローでは、超音波処理は、ろ過前のタンパク質の可溶化と均質化を促進することで役立ちます。細胞とタンパク質凝集体を効率的に破砕することで、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ます。これは、フィルター上での効果的な保持と、その後の消化に極めて重要です。超音波処理はサンプルの粘度低減にも役立ち、より円滑なろ過を可能にするとともに、フィルターの目詰まりを最小限に抑えます。その結果、タンパク質の酵素消化（通常はトリプシンを使用）がより効率的かつ均一になり、ペプチドの回収量とFASPプロトコル全体の再現性が向上します。 詳細はこちら！
• サンプルの均質化とバッファーの混合： 超音波処理は、プロテオミクスのワークフローにおいて、サンプルの均質化、細胞の可溶化、バッファーの混合を促進します。

プロテオミクスサンプルに最適な超音波処理装置

Hielscher Ultrasonicsは、理想的なサンプル調製を可能にする設計の、さまざまな超音波処理装置モデルを提供しています。
超音波処理するサンプルが少数でも多数でも、微量でも大量でも、Hielscherにはタンパク質関連の用途に最も適した超音波処理装置があります。

バイアルとビーカー – プローブ型超音波処理装置： 従来型のプローブ型超音波処理装置は、サンプル数が少なく、バイアルやビーカー内のサンプルを個別に処理する場合に、研究室用ホモジナイザーとして広く使用されています。マイクロチップを備えた研究室用ホモジナイザーUP50HまたはUP100Hは、サンプルの直接超音波処理に用いられる典型的なプローブ型／ホーン型超音波処理装置です。

96ウェルプレート／マイクロタイタープレート – プレート超音波処理装置UIP400MTP： サンプル数が増え、96、384または1536ウェルのマルチウェルプレートやマイクロプレートを使用する場合、ハイスループットプレート超音波処理装置UIP400MTPは、複数サンプルの効率的な同時超音波処理と攪拌を可能にし、穏やかでありながら効率的なタンパク質分離と、試薬の十分な混合および均一な分散を確保します。これは、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い、正確で再現性のある結果を得るために均質性が極めて重要となるプロテオミクス実験において、特に有利です。

最大10本のバイアル – VialTweeter： Eppendorfチューブなど、複数のバイアルを同時に扱う場合は、VialTweeterが最適な装置です。VialTweeterは、密閉したバイアルまたはチューブを最大10本まで同時に超音波処理できる独自の設計を備えています。交差汚染と空気を介した汚染を完全に回避できます。

複数のバイアルまたは単一の容器 – CupHorn： UP200St_TD-CupHornは強力な超音波処理装置であり、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することも、単一の容器をCupHornの水浴に入れることもできます。

お客様をサポートします

当社の技術スタッフは超音波の専門家であり、お客様の要件を満たし、研究を成功に導く最適な超音波処理装置の提案に精通しています。超音波処理装置は、サンプル調製において比類のない効率、汎用性、再現性を提供する、プロテオミクス研究に不可欠な装置となっています。Hielscherは、お客様に最適な超音波処理装置モデルを提供することで、超音波処理の効果と信頼性を最大限に確保します。細胞溶解からタンパク質抽出、さらにそれ以外の工程まで、超音波処理は従来の方法を上回り、研究者が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、超音波処理装置は主要なサンプル調製装置として、信頼性のある結果に貢献し、タンパク質とその機能の複雑な世界を理解するのに役立っています。

設計、製造、コンサルティング – ドイツ製の品質

Hielscherの超音波処理装置は、最高水準の品質と設計基準で広く知られています。堅牢性と操作の容易さにより、当社の超音波処理装置を産業設備に円滑に組み込むことができます。Hielscherの超音波処理装置は、過酷な条件や厳しい環境にも容易に対応します。

Hielscher UltrasonicsはISO認証企業であり、最先端技術と使いやすさを備えた高性能な超音波処理装置に特に力を入れています。当然ながら、Hielscherの超音波処理装置はCEに適合し、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

以下の表は、当社の研究室用超音波処理装置のおおよその処理能力を示しています。これらの装置は、DNAおよびRNAの断片化、細胞溶解、DNAおよびタンパク質の分離、タンパク質の酵素消化、バイオフィルムの剥離などのサンプル調製作業に最適です：