SARS-CoV-2検査における最適なRNA抽出装置

あなたの研究室または臨床検査施設には、迅速な検査と全般的な正確な結果を保証するための最高のRNA抽出装置が備わっていますか？

上記の質問に「はい」と答えたことを願っております。もしCOVID-19の検査に最適なRNA抽出装置を使用していないのであれば、このガイドをお読みください。.

高価なCOVID-19検査機器について聞いたことがあるかもしれませんが、効率的な検査のためには、こうした機器の中でも最良のものが必要です。.

COVID-19、あるいはコロナウイルス病2019は、依然として世界中の人々に立ちはだかる最大の課題の一つです。感染拡大を抑え、ワクチン接種者数を増やし、変異率の高さからより効果的なワクチンや治療法の発見を目指す対策が講じられていますが、この病気は依然として大きな問題です。重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2、すなわちSARS-CoV-2がCOVID-19の原因ウイルスです。.

現在、この疾患の原因となるウイルスの検査および検出は、CDCが委託するRT-PCR（逆転写ポリメラーゼ連鎖反応）によって行われており、この検査では検体中のウイルスDNAを検出します。残念ながら、RT-PCRはRNA抽出の工程があるため100％効率的とは言えず、この工程が依然としてプロセスの大きなボトルネックとなっています。.

ほとんどの場合、検査手順の簡略化により、溶解または熱不活化されたサンプルに対するRT-PCRを使用してRNA抽出を回避する方法が見られました。熱不活化は全体的に良好で信頼性の高い結果をもたらしましたが、RT-PCRプロセスは時間と労力がかかるだけでなく、追加のステップによりエラーの余地が増大します。このため、RNA精製キットを使用したプロトコルの使用がますます重視されるようになりました。.

このことを踏まえると、RNA抽出装置を使用することでCOVID-19検査の効率が向上することは言うまでもありません。RNA抽出は比較的新しいルーチンですが、COVID-19/SARS-CoV-2検査において大きな成功を収める可能性を秘めています。.

RNA抽出とは何ですか？

DNAとRNAは遺伝子発現に不可欠な要素ですが、その名前の違いからもわかるように、構造的にも異なります。DNAは二本鎖であるのに対し、RNAは一本鎖です。これらの核酸の構造の違いから、DNAからRNAを分離することは、他の細胞成分との間で困難な作業となります。RNA抽出の成功は、RNA分子を分解する酵素であるRNaseを除去または破壊することだけでなく、抽出したRNAサンプルを慎重に取り扱うためのハイテクシステムにも依存します。.

RT-PCR、RNA単離、そして最も生物学的に関連性が高く高感度な結果を得るためのものを含む、ほとんどの分子プロセスにおいて最も重要なプロセスである最高品質のRNAを取得することは、最高のRNA抽出装置またはデバイスを使用することを意味します。.

つまり、RNA抽出とは、採取した生物・細胞サンプルから一本鎖RNAを精製することである。.

RNA抽出はどのように行われますか？

デオキシリボ核酸（DNA）とリボ核酸（RNA）の構造は非常に似ていますが、DNA抽出に適用される手順はRNA抽出には通用しません。主な手順は3つあります：

細胞溶解・RNase阻害
DNA除去
RNA単離

細胞溶解除去とRNase（RNA分子を分解する酵素）活性の阻害.

RNA抽出キットは、細胞を溶解（破壊）し、RNaseの活性を阻害する界面活性剤とRNase変性剤からなるバッファーでのサンプル組織のホモジナイズを必要とすることがよくあります。これは、内因性RNaseの不活性化をもたらすため、RNA抽出において最も重要なステップと見なされています。.

これを踏まえると、抽出プロセスでは、サンプル細胞を破壊しながら細胞成分を可溶化し、続いて内因性RNaseを変性させるために、グアニジウム塩のような非常に強力な変性剤を使用します。使用される主な変性剤には、グアニジンチオシアネート、サルコシン、およびβ-メルカプトエタノールが含まれます。.

DNA除去.

ここでは、溶解した細胞成分をDNase I酵素で処理しますが、非酵素的な方法も存在します。これらの非酵素的な方法の一部には、液体-液体成分の使用や、gDNA除去剤溶液などの抽出、またはgDNA除去剤スピニングコラムとして知られるデバイスを使用した固相抽出が含まれます。.

全抽出RNAの単離.

多くの場合、回収された総RNAには、1%から5%のmRNAが含まれています。DNAを除去した後、RNAを確実に単離するためにさまざまな手法を用いることができます。DNAの除去と同様に、RNAの単離方法も多岐にわたります。最も一般的な方法としては、TRIzolやフェノール・クロロホルムなどの化合物を使用した液液抽出キットなどの市販キットが挙げられます。.

固相抽出法も利用可能であり、最も一般的な固相RNA単離法は、シリカベースのメンブレンまたはパラメトリックビーズ技術の使用です。RNAの分離または単離は、遠心分離機と、核酸を含む上部水相を形成するクロロホルムおよびフェノールの溶液に依存します。遠心分離機からの下部相には、細胞タンパク質が含まれています。.

DNAはRNA抽出中にどこへ行くのでしょうか？これら2つの核酸は、水相にとって好ましくないpHによってうまく分離されます。溶液には酢酸ナトリウムが加えられることが多く、これにより酸性環境が作られ、DNAを有機化する一方でRNAは水相に残ります。中性条件下では、RNAとDNAの両方が水溶液（相）の形で存在することに注意してください。その後、抽出されたRNA分子を沈殿させるためにイソプロパノールが添加されます。.

一般的に、RNA抽出キットは手動ですが、大規模なセットアップでは、ハイスループットアッセイと高い処理能力を保証する液体処理ロボットがあります。.

ただし、使用したRNA抽出法にかかわらず、特に遺伝子発現のダウンストリーム解析の前には、回収されたRNAの量を正確に決定するために最良のツールを使用する必要があります。なぜなら、それがRNA抽出の目的だからです。一般的に、回収されたRNAの量は、蛍光度測定法や分光光度測定法などの方法で可能になります。これらの方法は、それぞれRNA色素特異的およびUV特異的です。.

DNAとRNAの抽出の違いは何ですか？

RNAとDNAの抽出には多くの違いがありますが、主な違いはRNAまたはDNAの抽出に必要なpHレベルにあります。.

DNA抽出は弱アルカリ性（pH 8）で行われ、RNA抽出は酸性（pH 4.7）で行われます。pHが異なる理由は、DNAは酸性条件下で変性し、その後有機相へ移動するためです。一方、RNAはリボース糖に2’OHが存在するため、アルカリ性条件下ではアルカリ加水分解を起こします。.

この情報を考慮すると、DNAとRNAの抽出は2つの別々の手順で行われます。RNAとDNAの単離と精製には、さらに異なる手順も含まれます。.

RNA分子の抽出とRNAの抽出とのもう一つの違いは、抽出されたDNAは後で使用するためにまとめて保管できるのに対し、RNAの抽出はRNAが必要になったときにのみ行うべきであり、そのためRNA抽出は必要な下流プロセスよりも前に行われるということです。RNAの保管は-80℃でしか可能ではありませんが、DNAの長期保管は-20℃で可能です。.

DNA/RNA抽出方法の利点と欠点

利点

自動化され高度なDNAおよびRNA抽出方法は、時間とその他の必要なリソースを大幅に節約できます。.
現在の世界的なパンデミックにおいて、新しい/高度なDNA抽出方法により、信頼性が高く迅速な結果が得られます。.
血液や脳脊髄液などの体液の検査には、RNA抽出が不可欠です。DNAとRNAを含むサンプルを検査すると、ヘム含有量が高いことや、その他の未確認の分子/構成要素によって、検査が阻害されることがあります。.

欠点

DNAとRNAの抽出方法と装置は高価である
他の方法よりも効果的な方法もあります

市場で最高のRNA抽出装置

RNA抽出プロセスについてすべて理解したので、次に最適な抽出装置をいくつかご紹介します。これらのRNA抽出装置は、SARS-CoV-2のRNA鎖に行われる検査に依存するCOVID-19検査に不可欠な優れたツールです。.

しかし、最高のRNA抽出装置に投資する最大の利点は、これらの装置が組織または細胞サンプルからのRNA抽出プロセスを自動化するということです。.

抽出されたRNAサンプルの完全性と純度は、疾患（COVID-19）検査において最も重要なパラメータであり、RNA抽出機を使用することで、抽出物の品質、純度、完全性を確保するだけでなく、RNA分解のリスクと速度を低下させることができます。また、これらの機械はワークフローを簡略化し、抽出RNAの量も向上させます。.

しかし、どのRNA抽出装置またはキットが最高ですか？RNA抽出用に設計されたキットで何を重視しますか？

まず、選択されるRNA抽出キットは、検査対象となる全てのRNAを回収できる能力を備えており、抽出されたRNAは定められた品質基準を満たしている必要があります。.

品質に関して、採取された全RNAサンプルは以下を満たす必要があります。

汚染物質や、分子解析の検査およびその他の下流プロセスを阻害する可能性のあるタンパク質を含まない

RNAは、RNAを分解する可能性のあるヌクレアーゼを含まないように、そのままの状態を保つ必要がある。

RNAにgDNAの混入がないようにしてください。.

一般的に、タンパク質やその他の汚染物質によるサンプルの汚染度合いは、260 nmと280 nmの吸光度比によって決定されます。そして、回収されたRNAが純粋であると評価されるためには、回収されたRNAの合計値が1.8以上である必要があります。これは、分子解析を含む後続のプロセスにも許容されるRNAです。.

最適なRNA抽出装置の見つけ方。COVID-19検査におけるトップ10RNA抽出比較（患者検体を用いたRT-PCR実施による）

1. キングフィッシャーフレックス ($32,500.00)

Kingfisher Flexは96ウェルプレート対応のRNA抽出・精製システムです。最先端の機能により、RNAおよびDNAの両方に対して、最も汎用性が高く、最高レベルの自動磁性粒子処理を提供します。また、ほぼあらゆるソースからの細胞およびタンパク質の精製にも使用できます。.

このRNA抽出装置は、画期的な技術である磁性粒子分離技術を採用しており、最高品質のRNA、優れた回収量、そして高い再現性を保証します。.

また、その高い効率性と、96個のサンプルを20分以下で処理できる高いスループットと処理能力も、当社のリストの最上位にある理由です。.

2. キングフィッシャーデュオプライム ($15,999.00)

このDuo精製システムは、RNAの品質と量に関して高いスループットと高収率を誇る、もう1つの信頼性の高いRNA抽出装置です。RNA分離に使用される自動磁気ビーズ技術を採用しており、5mlまでのサンプルに対して高い効率と再現性を実現します。.

コンパクトな設計のため、RNAの精製・単離、細胞の単離、プロテオミクスなど、実験室での使用に最適です。また、内蔵のUVランプは、サンプルや結果に対して最も効果的で簡単な除染を行い、Pure RNAおよびDNA精製キットは使いやすいです。これらのキットは、Kingfisher独自のThermo Scientific BindItソフトウェアソリューションでカスタマイズ可能です。.

この機械は、オペレーティングソフトウェアが8言語で動作し、プロトコルを開発または変更できるため、気に入るかもしれません。.

3. ケマチック360 ($25,599.00)

Chemagic 360 は、パーキンエルマー社が開発したRNA抽出装置です。核酸の自動精製に使用される、最も柔軟性の高いソリューションの1つです。すぐに使用でき、高速で、高品質のRNAが得られます。特許取得済みの磁気ビーズ技術に基づいており、細菌・ウイルス検査、HLAタイピング、ヒト遺伝学、バイオバンキングなどの科学研究に最適なツールです。10μlから10mlまでのより大きなサンプル量に対応します。.

4. MagNA Pure 96 ($25,999.00)

これはRNA抽出ロボットとしては最高のものの一つです。非常に高いスループットを誇り、全自動システムで動作するスタンドアロンワークステーションとして設計されています。この装置は、RNAの分離・精製および検体のインビトロ診断を必要とする最大96検体に適しています。.

SARS-CoV-2のようなウイルス由来のRNA、DNA、およびウイルス核酸を精製できる装置として、もしご興味がおありでしたら、これは価値ある投資となるでしょう。磁性ガラス粒子技術を採用しており、いくつかのプログラム済みのプロトコル（ソフトウェア）を備えています。これらはすべて、検査サンプルのさまざまな要件を満たすために個別にテストされています。結果の質は高く信頼性があり、精製されたRNAは、科学におけるさまざまな重要な下流アプリケーションでの使用に適しています。.

MagNA Pure 96 という名前が示すように、この装置は最大 96 サンプルを処理できる能力を備えています。これらのサンプルは、すぐに使用できる試薬があらかじめ充填されたトレイに入っており、バーコード化することも可能です。96 サンプルを 20 分以内に処理する Kingfisher Flex のような RNA 装置とは異なり、この装置は少し時間がかかり、同じ数のテストサンプルを 1 時間で処理します。利点としては、より多くの種類のサンプルを一度に処理できることが挙げられます。.

さらに、最も直感的な機能と特徴を備えた、最もシームレスな管理システムをお楽しみいただけます。エラーのリスクも最小限に抑えられ、異物からの交差汚染や干渉に対して非常に安定しています。.

5. QIAcube Connect ($21,500.00)

RNA抽出、分離、精製における最高レベルの性能を誇るQIAcubeは、RNA抽出用のスピンカラムシステムを搭載した完全自動化設計により、最高のパフォーマンスを実現します。固相スピンカラムを使用すれば、成分の化学反応を変更する必要がなく、すぐに結果が得られます。.

RNA抽出装置の分野で最も堅牢な選択肢の1つです。なぜなら、少なくとも80のQIAGEN（テスト）キットの簡単な自動化を可能にするからです。また、RNA、DNA、タンパク質のサンプル処理のための140以上の標準プロトコルを実行します。そして、組み込まれたオプションのカスタマイズプロトコルのおかげで、3000以上のプロトコルに対応できます。.

QIAcube Connectには、加熱シェーカー、遠心分離機、ロボットグリッパー、そして基本的な運用システムで少なくとも80キットを処理できる分注システムが搭載されています。また、サンプル間のクロスコンタミネーションを防ぐためのUVライト滅菌システムが内蔵されており、使いやすさも兼ね備えています。.

6. TissueLyser II ($3,100.00)

サンプルを安全かつ便利に破砕でき、高スループットまたは中スループットを誇る核酸抽出装置をお探しなら、TissueLyser IIが最適なソリューションとなるでしょう。迅速かつ正確な分子解析のために、簡単かつ迅速なサンプル破砕を可能にします。.

組み込まれたアダプターセットにより、サンプルの破砕レベルを最適化できます。さらに、溶解が最も困難な細胞や組織でも再現性のある結果が得られます。.

サンプルが入ったプラスチックチューブを高速で振とうすることにより、細胞・組織の破砕が行われます。この振とうは、ガラスビーズ、タングステンカーバイド、またはステンレス鋼によって行われます。適切なアダプターセットを使用することで、48〜192検体の処理が可能です。.

7. ラボチップGX ($5,500.00)

もう1つの核酸抽出ツールは、RNAおよびDNAのサイジングと定量に理想的な選択肢です。RNA/DNA分離の自動キャピラリー電気泳動法に基づいた処理により、非常に迅速な結果が得られます。LabChip GX Touch機能により、使いやすくなっています。

核酸アナライザーマイクロ流体技術という、再現性が高く高解像度のデータを生成する追加技術が使用されている点も気に入るかもしれません。その結果、フリーセルまたはセルフリーDNA、PCRフリーライブラリ、FFPEサンプルから単離されたDNAを含む、DNAおよびRNAフラグメント分析に最適な選択肢となります。.

SARS-CoV-2ウイルスの核酸源材料のスクリーニングやワクチン開発に効果的であることに加え、CRISPRフラグメント解析の適格性評価や定量にも利用できる点が最も優れています。.

8. エコー 525 ($25,999.00)

Echo 525 音響液体処理装置は、RNA抽出装置の重要な部分です。水性ベースの液体を音響移送することを可能にします。.

Echo 525は、ゲノムサンプル、生化学、試薬の移送での使用のために設計されています。その使用に関連する利点には、試薬コストを節約しながらデータ品質を向上させることが含まれます。また、より大量の試薬移送を処理するのに最適なリザーバーでもあります。.

9. epMotion 5075 LH ($6,999.00)

RNA抽出と精製において自動ピペッティングは重要であり、このepMotion 5075は液体ハンドリングに最適な自動システムを提供します。サンプルや試薬の振盪、冷却、加熱に理想的です。内蔵のTMXモジュールにより、ピペッティング前後にミキサーへのサンプルのロードまたはアンロードをグリッパーを使用して行うことができます。このモジュールは完全に自動化されています。.

10. EZ1 アドバンスド Xエル$2,999.00)

このRNA抽出ツールは、核酸の自動精製プロセスでうまく機能します。最大14個の法医学、ヒト、および分子（診断）サンプルを処理するために使用します。.

この装置は、広範なサンプルから高品質なRNAおよびゲノムDNA配列の精製を可能にします。スループットはKingfisher flexのような大型機器ほど高くなく、1回のラン/セッションで処理できるサンプル数は14サンプルです。コンタミネーションのリスクを最小限に抑えるためのUVランプが内蔵されています。.

結論

RNA抽出は、特にCOVID-19疾患を引き起こすSARS-CoV-2コロナウイルスにとって、疾患診断に不可欠です。RT-PCRは効果的な方法ですが、コストがかかり、結果が得られるのが遅いです。RNA抽出機を使用すると、結果を迅速に得ることができ、収集されたRNAの量と質も優れており、他の分子検査やゲノム解析に使用できます。.

これらのメリットを享受するために、上記の推奨RNA抽出装置10機種は、ラボのパフォーマンスと効率を向上させるための探求を始めるのに適した場所となるでしょう。.

記事