私たちの周りには、一見平凡に見えるものの、実は私たちに多大な貢献をしている、知られざるヒーローがたくさんいます。プロテイナーゼKは、分子診断業界における「知られざるヒーロー」と言えるでしょう。業界の「大手で強力な」製品と比べると、プロテイナーゼKは目立たない存在であるため、その重要性は長らく見過ごされてきました。しかし、新型コロナウイルス感染症の流行に伴い、プロテイナーゼKの需要が急増し、国内外の供給が消費に大きく追いつかなくなったことで、誰もがプロテイナーゼKの重要性を改めて認識するようになりました。
プロテイナーゼKの用途は何ですか？
プロテイナーゼKは、タンパク質分解酵素活性を持つセリンプロテアーゼであり、幅広い環境（pH（4～12.5）、高塩濃度緩衝液、70℃の高温など）で活性を維持できます。さらに、プロテイナーゼKの活性は、SDS、尿素、EDTA、塩酸グアニジン、イソチオシアネートグアニジンなどによって阻害されず、一定量の洗剤によってプロテイナーゼKの活性を高めることもできます。医療（ウイルスや微生物の消毒）、食品（肉の軟化）、皮革（毛髪の軟化）、ワイン醸造（アルコールの清澄化）、アミノ酸の調製（羽毛の分解）、核酸抽出、in situハイブリダイゼーションなど、プロテイナーゼKは様々な用途で使用されています。最も一般的な用途は核酸抽出です。
プロテイナーゼKは、核酸に強く結合しているヒストンを含む、サンプル中のあらゆる種類のタンパク質を酵素分解できるため、核酸をサンプルから遊離させて抽出液中に放出させることができ、次の抽出および精製ステップを容易にします。ウイルス核酸の検出において、プロテイナーゼKはウイルスサンプリング溶液の重要な成分の1つです。プロテイナーゼKはウイルスの外被タンパク質を破壊して不活性化できるため、輸送および検出段階での安全性が向上します。さらに、プロテイナーゼKはRNaseを分解してウイルスRNAの分解を防ぎ、核酸の検出を容易にします。
プロテイナーゼKが一夜にして有名になった
科学研究分野であれ体外診断分野であれ、核酸抽出は最も基本的な実験であり、プロテイナーゼKは常に非常に重要な存在であった。しかし、過去には、プロテイナーゼKはその役割に比べてあまり知られていなかった。その大きな理由の一つは、プロテイナーゼKの需給関係が非常に安定していたためである。プロテイナーゼKの供給が問題になると考える人はほとんどいなかった。
新型コロナウイルスの流行により、核酸検査の需要が急増しました。2020年6月下旬時点で、中国では約9000万件の新型コロナウイルス検査が完了しており、この数字は世界規模で見るとさらに憂慮すべきものです。核酸抽出実験では、プロテイナーゼKの作業濃度は約50～200μg/mLです。一般的に、核酸サンプルを抽出するには約100μgのプロテイナーゼKが必要です。実際の使用では、核酸抽出の効率を高めるために、プロテイナーゼKの量を増やすことがよくあります。新型コロナウイルスの核酸検出により、大量のプロテイナーゼKの需要が発生しました。プロテイナーゼKの元の需給バランスは急速に崩れ、プロテイナーゼKは一夜にして重要な感染症予防材料となりました。
プロテイナーゼKの製造における困難
感染症の流行に伴い、プロテイナーゼKの重要性が人々に認識されるようになったものの、プロテイナーゼKの認知度が低かったため、国内企業でプロテイナーゼKの生産に携わる企業が少ないのは残念なことである。プロテイナーゼKの生産体制を構築しようとする過程で、プロテイナーゼKが極めて特殊なタンパク質であることが判明した。短期間でプロテイナーゼKの生産能力を拡大することは非常に困難である。
プロテイナーゼKの大規模生産には、以下のような困難が伴う。
1. 発現量が低い
プロテイナーゼKはほとんどのタンパク質を非特異的に分解し、発現宿主細胞に深刻な毒性を引き起こす可能性があります。そのため、プロテイナーゼKの発現レベルは一般的に非常に低く抑えられています。プロテイナーゼKを高発現する発現系や株を選別するには、通常、より長い培養期間が必要となります。
2. 色素および核酸の残留物
大規模発酵では、大量の色素や宿主核酸残渣が混入する。これらの不純物を単純な精製工程で除去することは困難であり、複雑な精製工程ではコストが増加し、回収率が低下する。
3. 不安定性
プロテイナーゼKは安定性が低く、自己分解を起こす可能性があり、保護剤なしでは37℃で長期間安定して保存することは困難である。
4. 沈殿しやすい
プロテイナーゼKの凍結乾燥粉末を調製する際、凍結乾燥粉末中のプロテイナーゼKの固形分含有量を高くするためには、高濃度の凍結乾燥保護剤を添加する必要があるが、プロテイナーゼKの濃度が20mg/mL以上になると凝集して沈殿物を形成しやすくなり、固形分含有量の高いプロテイナーゼKの凍結乾燥に大きな困難が生じる。
5. 大規模投資
プロテイナーゼKは強力なプロテアーゼ活性を持ち、実験室では他のプロテアーゼを加水分解することができます。そのため、プロテイナーゼKの研究開発および生産には、専門的な生産エリア、設備、および人材が必要となります。
XD BIOCHEMのプロテイナーゼK溶液
XD BIOCHEMは、成熟したタンパク質発現および精製プラットフォームを有し、組換えタンパク質の発現および精製、ならびに生産プロセスの最適化において豊富な経験を有しています。研究開発チームを迅速に編成することにより、プロテイナーゼKの大規模生産プロセスを克服しました。凍結乾燥粉末の月間生産量は30kgを超えています。製品は安定した性能、高い酵素特異的活性を有し、宿主シトクロムおよび核酸残基は含まれていません。XD BIOCHEMにお問い合わせの上、トライアルパッケージを入手してください（Eメール：sales@xdbiochem.com電話番号：+86 513 81163739。
XD BIOCHEMの技術ソリューションには以下が含まれます
マルチコピープラスミドの組み込みを用いることで、発現レベルが8g/Lの高発現株を選抜し、プロテイナーゼKの発現レベルが低いという問題を克服した。
多段階精製プロセスを確立することにより、プロテイナーゼKの宿主シトクロムおよび核酸残基を基準値以下に除去することに成功した。
保護緩衝液組成のハイスループットスクリーニングにより、37℃でプロテイナーゼKを安定的に保存できる緩衝液が選定された。
緩衝液のスクリーニングは、プロテイナーゼKが高濃度で凝集・沈殿しやすいという問題を克服し、プロテイナーゼKの高固形分凍結乾燥の基礎を築く。
XD BIOCHEM プロテイナーゼKサンプル
XD BIOCHEMプロテイナーゼK安定性試験：室温で80日間放置しても活性に有意な変化は見られない。
XD BIOCHEMプロテイナーゼK安定性試験：室温で80日間放置しても、活性に有意な変化は見られません。
XD BIOCHEMプロテイナーゼKと競合製品の核酸抽出効果の比較。核酸抽出プロセスにおいて、XD BIOCHEMプロテイナーゼKと競合プロテイナーゼKをそれぞれ使用した。XD BIOCHEMプロテイナーゼKの抽出効率は高く、標的遺伝子のCt値は低かった。
投稿日時：2021年12月31日