オプティカルゲノムマッピングとは?

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こんにちは ふーみん です。

6月に開催された、日本血液疾患免疫療法学会に弊社も出展させていただきました。

本学会はハイブリッドでの開催でした。

展示ブースに直接来られ方々、オンラインでご覧いただいた方々、ありがとうございました。

東京では先日再度緊急事態宣言が出てしまいましたが、オンサイトで実施される学会は久しぶりだったのではないでしょうか。


弊社の展示ブースでは、米国bionano Genomics社Saphyr®システムをご紹介させていただきました。

ちなみに、「サファイア」と呼びます。バーチャルラボはこちらから。

このSaphyr®システムを用いて実施するオプティカルゲノムマッピング解析ですが、

弊社 殿町ラボ でも受託解析を提供しています。

アプリケーションは、大きく分けて

・ゲノム構造多型の検出(Structural Variation)

・ゲノムアッセンブルの改善(Hybrid Scaffolding)

の2つです。


ヨーロッパやアメリカでは、主に

・ゲノム構造多型の検出

のアプリケーションで利用され、血液腫瘍などで多くの実績があります。

核型分析や染色体アレイなど、

従来の細胞遺伝学的解析に代わる技術として

Saphyr®が注目を集めています。

がんゲノムはたいていの場合、多くの染色体構造異常(structural variants)を示します。リード長が制限されるNGS(次世代シーケンス)では、一連のクロモスリプシス(染色体破砕、Chromothripsis)を検出することは難しいと言われています。

下は、患者由来の乳がん細胞株のSaphyr®での解析例です。

青色のバーが、Saphyr®で取得したマップ、緑色のバーがリファレンスのマップです。

Aの領域では、7番染色体と10番染色体の転座

Bの領域では、約1.6 Mbpの欠失

Cの領域では、逆位

Dの領域では、約400 kbpの欠失

が起きています。

このように非常に複雑な構造異常の検出も、オプティカルゲノムマッピングでは可能なんです。


また、前身の装置であるIrys®システム(アイリスと呼びます)の頃より、

・ゲノムアッセンブルの改善

に、Hi-Cと共にオプティカルゲノムマッピング解析が利用されることも多く、日本でも多くの需要があります。


両方のアプリケーションとも、ゲノムDNAを抽出してSaphyr®装置で解析するというワークフローは同じです。

1. 長鎖DNA(ultra-high molecular weight DNA)の抽出

2. 配列特異的なDNAの標識およびDNAの染色

3. Saphyrシステムにてデータ取得

4. パイプラインを用いたデータ解析


概要は、↓↓こちらの1分間動画↓↓ でもご確認いただけます。


お気付きかもしれませんが、オプティカルゲノムマッピング解析ではDNAの塩基配列自体は読みません。

配列特異的に標識したDNA断片の撮影を行います。

取得した画像データは、DNA1分子毎に、標識部位の間隔情報を持ったテキストファイルに変換されます。その解像度は500 bpです。

これがSaphyr®システムの生データで、BNXファイルと呼びます。


ヒトやマウスで多くご利用いただいている、ゲノム構造多型の解析では、

このBNXファイルを元にコンセンサスマップを作成する、de novo assemblyやrare variant analysisなどのパイプライン解析を行います。

NGSから得られた配列情報(reference genome)と比較することで、挿入、欠失、重複、転座、逆位などの染色体上の大きな構造変化を検出します。

ヒトの場合、リファレンスとしてhg38やhg19は、Saphyr®システムに登録されていますが、FASTAファイルの配列情報を取り込んで、別途作成することも可能です。


弊社の受託解析では、検体をお送りいただきます。

長鎖DNA (ultra-high molecular weight DNA)の抽出から作業を行います!

対象検体は、

ヒト:培養細胞、血液(感染がないもの)

動物:培養細胞、組織

植物:幼若葉が望ましい

などです。その他の生物種はご相談くださいね。


bionano社のキットを用いてDNAの抽出を行いますが、

検体の状態や部位によっては、どうしても抽出できない場合もあるようです。

ご発注に先立って、打ち合わせを実施していますので、詳細は弊社の技術者にご確認ください。

ヴァーチャルラボ 始めました

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こんにちは ふーみん です。


ヴァーチャルラボの公開を始めました。

同僚の すーさん がヴァーチャルラボのコンテンツを作ってくれたので、紹介させていただきますね。

弊社 殿町ラボ をバーチャル体験できます。


殿町ラボは実際に見学していただくことも可能ですが、

現在はコロナ禍で外出が難しい状況です。

また遠方で、これまで足を運ぶことができなかった方々にも、

殿町ラボをバーチャルで楽しんでいただけます。


受託解析作業中はラボ内に入っていただくことはできませんが、バーチャルラボはいつでも入室可能です。

受託解析でも使用している最先端の研究機器などをご覧いただけます。

こちらは、培養室内の様子です。

日本組織培養学会主催の細胞培養士認定制度「細胞培養基盤技術コース」のコースIの開催会場の一つとして使われることもあります。

安全キャビネットを3台備えています。

こちらは、コンパクトCPC (Cell Processing Center)内に設置している

AS ONE Cell Picking System です。

弊社で取り扱いのある装置のいくつかは、情報iボタンをクリックすることで、詳しい情報をご覧いただけます。


アズワン 殿町ラボ が入居しているライフイノベーションセンターからは、東京スカイツリーや羽田空港が見られます。飛行機がお好きな方にはたまらない景色かもしれませんね。

また、今年度中には羽田連絡道路(仮称)が開通予定とのことで、羽田空港へのアクセスがグッと良くなります。

コロナが収まったら、リアルの見学にもぜひお越しくださいね。

nCounter遺伝子発現解析 RNAのQC

こんにちは ふーみん です。


nCounterを用いた遺伝子発現解析では、

分解が予想されるFFPE組織由来のRNAからでも再現性の良い結果が期待できます。

『QPCRやNGSでは解析できなかったけど、nCounterでは解析できた』

という声も聞かれます。


抽出したRNAの品質の指標としてRIN値がよく用いられますが、

nCounterでは、RIN値よりも「分解度」を指標とすることが推奨されています。

NGSのライブラリー作製の際に用いられるDV200値です。


nCounter解析では、RIN値はどのくらいまで許容ですか?

とのお問い合わせをユーザーさまからよくいただきます。

RIN値ではなく、分解度(DV200)をご確認ください。


nCounter解析では、

『200 nt長以上のRNAが全体の50%以上であること』

が推奨されています。

弊社では、アジレント・テクノロジー(Agilent Technologies)社の

キャピラリー電気泳動システム(Fragment Analyzer System)を使用していますが、

一般的にはその他に、TapeStationやBioanalyzerなどもよく使われます。


DV200の実例を見てみましょう。

以前、デモデータを取得した際に、Fragment Analyzerを用いて行った解析です。

ヒト肺癌細胞株A549から、QIAGEN社のRNeasy を用いてtotal RNAを調製しています。

ちなみに、nCounter解析に用いるRNAは、カラムを使用するタイプの市販の抽出キットをお使いいただけたら、問題ないですよ。


ここでは、サンプリング後直ぐに凍結保存した培養細胞からRNAを抽出しているので、一目瞭然で品質は良いですが、

FFPE組織由来のRNAは、たいていの場合、ピークが低分子量側(左)に現れるのが特徴です。


実際にFFPE組織由来のRNAデータをお見せできたらいいのですが、

ユーザーさまのデータになってしまうので、あしからず。

代わりにnCounterのトレーニングキットに付属する、

Human Reference RNAを使用して、分解したRNAを準備してみました。

10種類の細胞株から抽出したtotal RNAの混合物です。

比較するために、分注後3日間あるいは7日間室温に放置しています。

上から、-80ºC保管、室温3日間、室温7日間のデータです。

ちゃんと分解していてくれました(笑)。

やっぱりRNAの保存は、-80ºCですね。


確かにRNAの分解が進んでいるのですが、

DV200値を見るとnCounter解析では問題にならないレベルです。

(上から、-80ºC保管: 96.6%total、室温3日間: 92.7%total、室温7日間: 89.6%total)

FFPE組織由来のRNAの場合は、DV200値が20-40%totalくらいで、

ピークがさらに左側が出てきます。

実際にこれらのRNAを使用してnCounter解析を行うと、

下図のように、相関が見られています。


これはraw dataをプロットしたものです。

横軸に-80ºC保管していたRNA、

縦軸に3日間あるいは7日間室温に放置していたRNA

のカウント値をとっています。

使用したパネルは48遺伝子が収載されたものです。


手技や装置内の精製過程での"ピペッティングエラー"でカウント値が多少バラついたとしても、

Housekeeping遺伝子などでNormalizationを行えば綺麗な相関が見られます。


弊社の nCounter発現解析受託サービスでは、

お送りいただいたtotal RNAのクオリティーチェック(QC)後に、

nCounterでの解析を行っています。

分解が進んでいても(DV200が50%以下でも)、

input量を増やして補正することで、解析が可能な場合もあります。

お気軽にお問い合わせくださいね。

【3/25, 26開催】アズワン殿町ラボ ハイブリッドセミナーのご案内

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こんにちは! すーさん です。

前回の更新からすっかり日が空いてしまいました。。。



もうすっかり年度末。

忙しくされている方も多いのではないかと思います。

殿町ソリューションリサーチラボのある神奈川県では、

ソメイヨシノの蕾が今か今かと待っているようです。

私も子供たちと木を見上げながら、

大好きな桜の時期を今か今かと待っています。

今年は全国的に開花が早い予報だそうですね。

桜を見ながらの飲食は難しそうですが、

近所の公園に短時間でも見に行きたいと思っています。



さて、今月25、26日に、

弊社殿町ソリューションリサーチラボ主催のハイブリッドセミナーを開催いたします!

ハイブリッドセミナーですので、ご来場はもちろんのこと、

全国どこからでもオンラインでご参加可能です。



各分野の第一線で活躍される研究者の方々の講演です。

同内容での次回の開催は未定で、大変貴重な講演ですので、

ぜひ、この機会に皆様、奮ってご参加ください!!



詳細につきましては、下記および特設サイトをご参照ください。




▼ウェビナーのお申込み・詳細はこちらから

URL: https://www.as-1webinar.com/



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1.日時

2021年3月25日(木)15時~18時00分

2021年3月26日(金) 9時~12時00分 / 13時30分~16時00分



2.会場

神奈川県川崎区殿町 小島新田駅より徒歩17分

ライフイノベーションセンター4階A会議室

※特設サイトでのライブ配信も同時開催いたします。



3.参加費

無料



4.プログラム

下記参照



5.参加申込先

https://www.as-1webinar.com/



6.お問い合わせ先

  アズワン株式会社 殿町ソリューションリサーチグループ

  TEL:044-577-7210 MAIL:tonomachi-lab@so.as-1.co.jp



*プログラム



≪3月25日15:00~18:00≫

▽アズワン株式会社 于 涛

「シングルセル解析装置AS ONE Cell Picking Systemのご紹介」

▽細胞工学研究所・大阪市立大学 立花 太郎 先生

「AS ONE Cell Picking Systemを用いたシングルセルからのモノクローナル抗体作製」

▽東京大学医科学研究所 石井 健  先生

「コロナ禍でのワクチン開発;その破壊的イノベーションの課題と展望」

▽アズワン株式会社 佐々木 尚弥

「安全キャビネットの正しい使い方」



≪3月26日 9:00~12:00≫

▽NanoString Technologies Inc.,  植松 隆 様

「nCounterデジタル分子カウント技術からGeoMx空間プロファイル技術、そして最新技術について」▽近畿大学医学部 原谷 浩司 先生

「nCounter IOパネルを用いたヒト臨床腫瘍検体の測定・解析」▽アズワン株式会社 上向 健司

「遺伝性疾患等のゲノム構造変化を解析するための全ゲノムマッピング技術とシステム」

▽シスメックス株式会社 岩見 一志 様

株式会社JVCケンウッド 松井 彩未 様

「従来のエクソソーム定量測定の課題を解決するExoCounterのご紹介」



≪3月26日13:30~16:00≫

▽理化学研究所 林 洋平 先生

「疾患患者由来iPS細胞バンクを活用した難病・創薬研究」▽大阪大学大学院 医学系研究科 宮川 繁 先生 「心不全における再生医療の現状と展望」

▽アズワン株式会社 于 涛

「微小重力環境下で幹細胞が培養できるGraviteと、

    幹細胞の品質検査を一括管理するモニタリング装置 CellAssistのご紹介




※講演者の経歴等はこちらもチェック!

https://www.as-1webinar.com/cmn/pdf/flyer_v01.pdf


はじめまして!殿町ラボで細胞培養を担当している すーさん です。

今後、ふーみん と一緒に、皆様の研究に役立つ情報を発信していきますので、よろしくお願いします!!



秋も深まり、朝晩が冷え込むようになりましたね~。

体調は崩されていませんか?




ところで、先日、ノーベル化学賞の受賞者が発表されましたね。

・マックス・プランク感染生物学研究所のエマニュエル・シャルパンティエ所長

・カリフォルニア大学バークレー校のジェニファー・ダウドナ教授


の2名の女性でした。

女性で化学賞を受賞したのは、このおふたりが6人目と7人目ということです。



受賞のきっかけは、 CRISPR-Cas9 と呼ばれる ゲノム編集技術です。

CRISPR-Cas9は、ゲノム配列の狙った場所を切断・削除したり、他の遺伝子を挿入することができます。

この原理は、細菌や古細菌において、ウイルスやプラスミドなどの遺伝的要素の侵入物を

標的して排除するように進化した適応免疫の仕組みから、発見されました。



ゲノム編集技術としては、ZFN、TALENに続く第3世代の技術で、

ターゲットの認識にタンパク質を用いる第2世代までと違ってガイドRNAがターゲットの認識を担うので、

カスタム化(標的遺伝子の変更や複数遺伝子のターゲット)や入手が容易で、かつ高効率になりました。

現在、哺乳類細胞のみならず、細菌やゼブラフィッシュなど様々な生物種の研究においても、

利用されています。

医療や農業などへの応用が期待されている技術です。


このようなゲノム編集などの遺伝子改変を行う場合、細胞へのトランスフェクションの後に、

細胞のシングルセルクローニングが必須になります。




シングルセルクローニングには一般的に、限界希釈法が用いられます。

限界希釈法では、96ウェルや384ウェルプレート 数十枚に細胞懸濁液を分注して、

シングルセルでクローニングできたかを顕微鏡やイメージャーで1ウェルずつ確認する必要があります。

考えただけでも気の遠くなる作業です。

私も経験がありますが、当時は、限界希釈よりもっと楽な方法はないかと思いながら

実験をしていました(笑)




このように限界希釈に苦労している方に朗報です。

弊社のAS ONE Cell Picking Systemを用いれば、そのようなお悩みを解決することができます!



AS ONE Cell Picking Systemは、数万~数十万の微細ウェルを有するマイクロチャンバーで

細胞を単離し、蛍光強度や画像情報によって細胞を区分します。



その後、ガラスキャピラリーを用いて、狙った1細胞を丁寧に回収します。

そのため⽬的細胞を取りこぼすことなく⽣存率を維持したまま回収でき、

スクリーニング効率が⼤幅に向上します



したがって、限界希釈よりも効率的・確実・丁寧に、目的の細胞をシングルセルクローニングできます。



弊社では、この装置を用いた受託サービス( 
シングルセル単離・解析受託サービス )を

提供しています。

哺乳類細胞・細菌・酵母・線虫などの実績があります。



シングルセルの回収時には、培養用のマルチウェルプレートに吐出ができます。

シングルセルから細胞を増やして、培養フラスコに多数生えている状態で、生細胞のまま納品できます。

または、増殖したクローンを凍結して、凍結状態での納品も可能です。



また、遺伝子発現解析用には、ご希望のlysis bufferを添加したチューブに吐出して、

凍結状態で納品することもできます。

回収後は様々なアプリケーションに適用可能です。



遺伝子改変の実験の際に細胞のクローニングにお困りの際は、ぜひお問い合わせください。



もっと詳しく知りたい!という方は、こちら

nCounter発現解析 デモデータ

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こんにちは ふーみん です。

nCounterを用いた遺伝子発現解析で、

ユーザーさまからよく、デモデータはないの?とお問い合わせいただきます。

NanoString社のホームページには、解析ソフトnSolverとデータセットがアップされています。

ただ、どんな実験系で取得したデータなのかいまいちわかりません(笑)。

殿町ラボでも、独自にデモデータを用意してみました。

nSolverの操作性のご確認などに、是非ご活用くださいね。

こちらからダウンロードいただけます。

nSolverへのデータの取り込みなど、

基本的な操作は、こちらの動画をご確認ください。

なんと、nSolverは無償で使用できます!

ただ、nCounterから出力されたデータじゃないと使えないんです(笑)。

今回は、nCounter MAXシステムを用いてデータを取得しています。

こちらの論文のFig. 3を再現して、

同僚の すーさん に細胞を準備してもらいました。

ヒト肺癌細胞株A549に、上皮成長因子受容体(EGFR)チロシンキナーゼを選択的に阻害して抗腫瘍作用を示す分子標的薬のGefitinib(ゲフィチニブ)とEGF(Epidermal Growth Factor、上皮成長因子)を処理しています。

論文ではタンパク質の発現をみていますが、遺伝子発現の変化は期待していたほど大きくなかったです。

測定データ自体は綺麗にとれているので、nSolverでの解析は問題なく行えます。

ぜひご活用くださいね。

このデモデータやnCounterを用いた遺伝子発現受託解析サービスに関するお問い合わせは、こちらのページからお願いします。

Blogはじめました アズワン 殿町ラボからのごあいさつ

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こんにちは ふーみん と申します。

アズワン 殿町ソリューションリサーチラボで、技術担当をしています。

弊社の殿町ソリューションリサーチラボ(通称:アズワン 殿町ラボ)は、神奈川県川崎市にある殿町のキングスカイフロント(「キンスカ」って呼ぶ方が多いですね。Blogのタイトルにもしています!)で、神奈川県が運営するライフイノベーションセンターに入居しています。

殿町ラボでは主に、ライフサイエンス系の受託解析を行なっています。

そうなんです。アズワンは消耗品の販売だけをしているのではないのです。

  • 1細胞単離・解析サービス
  • nCounter発現解析サービス
  • オプティカルゲノムマッピング解析サービス

を中心に、受託解析サービスを展開しています。

同僚の すーさん と一緒に、受託サービス内容や関連技術、キングスカイフロントでの日常を綴っていきます。

「アズワンのキンスカ日記」が、少しでもみなさまの研究のお役に立てれば嬉しいです。