希望に満ちたガラス

日々の病気との闘い

生物学は例外を好むという事実は、Dr.クリストフ・シュレーダーが毎朝朝食の席で目の当たりにしていることです。統計学は科学者の日常業務の一部ですが、彼は自分の子供たち（3人の男の子でそれぞれ個性的）を見ると肩をすくめてにやりとするだけです。これらは、自然の気まぐれが再び驚きに満ちていることの大きな証拠です。

その後、分子生物学者は、ハイデルベルクの大学キャンパスにあるネイアンハイマー・フェルド地区(ネイデンハイマー川のすぐ北にある街のエリア)の583号棟に向かいます。そこで、彼は地下のフロアへと降りて行きます。シュレーダー氏がガラスドアのカギを開けます。彼は、抗体マイクロアレイを専門とし、2013年に設立されたバイオテクノロジー企業のSciomics社のマネージングディレクターです。11人の専門家からなる少人数のチームとともに、さまざまな疾患の診断や治療のためにタンパク質変化の影響を分析しています。複合抗体マイクロアレイの助けを借りて、スタートアップは医療研究、診断、および産業に革新的なサービスを提供します。

「科学的知見を活かし、がんやその他の病気と闘うために何かできることを知ることで、私たち一人ひとりの日々のモチベーションが上がります。」と シュレーダーは言います。「しかし、結果が患者さんに到達するまでにはかなり時間がかかることも認識しています。」と付け加えます。

スタートアップの姿勢で医療研究に取り組む

サイエンスキャンパス内では、Sciomics社が地下のフロアを借りています。オフィスには、革新的なスタートアップらしく、こだわりの設備が置かれています。研究結果を含む多数の分析チャート、タンパク質分布、フライヤーが壁に貼られています。玄関ホールには、赤、黄、緑のアームチェアがあり、その色は会社のロゴを表しています。また、蛍光染料を使用したタンパク質分析プロセスのヒントにもなっています。

Sciomics社は、ラボを持つことで、IT分野のような他のスタートアップとは一線を画しています。それでもなお、起業家精神は日々の業務の中で明らかに見られます。 

33歳の化学者はSciomics社の受託研究を率いています。Sciomics社のビジネス背景を理解しようと思ったら、20年近く前のことを振り返り、場所を変更する必要があります。Dr. Jörg Hoheisel (ホーハイゼル)が作業を遂行する研究所施設は、2つの建物から離れた場所にあります。ハイデルベルグにあるドイツの癌研究センター(DKFZ)での機能的ゲノム分析部門長は、マイクロアレイ分析の開発における主要なオピニオンリーダーでした。彼はこの分野の一流の研究者の一人です。仕事のモチベーションは、知識を得ることだと、59歳の彼は強調します。まず新しい方法を確立することに集中し、そのうえで具体的な実用化を計画します。

ロンドンのインペリアルがん研究基金でポストドックとして働いたときに、ヒトの遺伝性物質の配列を決定する方法を開発することが、ホーハイゼル氏がマイクロアレイの開発に専念した理由でした。彼は 1993年からDKFZでこの分野の研究を続けています。

抗体マイクロアレイの科学的根拠

すぐに明らかになったのは、ガラス製のスライドが重要な役割を果たすということです。抗体マイクロアレイの基本原理は単純です。たんぱく質は、光の蛍光スポットとして検出されます。その結果、患者さんのサンプルに特定のタンパク質が強く存在するのか、弱く存在するのか、あるいは全く存在しないのか、決定的な情報を得ることができます。このように、診断や治療法の選択に役立つだけでなく、病気の進行を食い止めるための重要な時間を獲得できる可能性のあるバイオマーカーを特定することができるのです。

スライドには、わずか数マイクロメートルのサイズの既知のタンパク質または抗体の小さなスポットが配置されています。実際、数千の液滴をガラスの上に置き、同時に分析することができます。がん組織、血清、尿サンプルからのタンパク質は、蛍光色素で標識された後、用意したスライドにも配置されます。

マイクロアレイをスキャンすることにより、結合反応をディスプレイ画面上で赤と緑の点にて可視化することができます。このプロセスの目的は、病気の発症のずっと前に血液中の癌の徴候を検出することです。「がんは遺伝子の病気であり、遺伝物質における間違いです。」とDr.ホーハイゼルは説明します。 

バイオマーカーは、診断又は予後だけでなく、治療的介入の潜在的効果に関する予測にも有用です。シンプルに聞こえるかもしれませんが、実際には非常に複雑な科学的プロセスなのです。このことは、抗体マイクロアレイの開発に長い時間を要したことからも明らかです。数字は寸法を明確に示します。ヒトの遺伝子の数はわずか 22,000個ですが、タンパク質を修飾することでその数は推定100万個にまで増えます。この数字は、研究者の前途がいかに困難なものであるかを物語っています。タンパク質の中には、特定の場所にしか存在しないもの、細胞壁に存在するもの、膜の一部として存在するもの、核内に存在するもの、核外に存在するものなどがあり、そのうちのいくつかは何度も挙動や位置を変化するものもあります。

開発において、シュレーダー氏のサポートを受けたホーハイゼル氏は、「物事は複雑になる傾向にあります。」と言っています。Sciomics社のマネージング・ディレクターは学位論文のために、12種類の表面を調べ、分析しました。ショットのNEXTERION®スライドガラスは、最初から科学者のビジョンに非常に近い存在でした。最適化は、博士課程で特殊ガラスメーカーと共同研究を行い、その後、博士研究員として勤務していた時に行われました。シュレーダー氏は、この開発プロジェクトについて「二人三脚で取り組みました。」と振り返ります。

DKFZ のDr.モハメド・アルハムダニもサポートしてくれました。「ある時点で、エポキシシランコーティングが私たちの要求に最適な選択肢であることがすぐにわかりました。」と、アフィニティプロテオミクス分野のグループ長は振り返ります。「バックグラウンドノイズは高いものでしたが、ショットのおかげでコーティングを最適化できました。」

ガラスでライフサイエンス研究を推進

ガラスがどのような影響を与えるかは、ショットが他のライフサイエンス分野で実証してきたものです。医薬品パッケージ用の特殊ガラス、分析機器用の最新の光ファイバーシステムおよび照明ソリューション、生物活性ガラスなど、ショットはさまざまな医療用途向けの先駆的な製品を提供しています。

抗体マイクロアレイの開発において、高品位基材と広範なコーティング能力は、信頼性及び再現性のある診断結果を達成する上で重要な役割を果たしました。抗体配列は信じられないほどスマートなツールですが、決定的な結果を得るためには、正確な原材料がすべての違いを生み出すことになります。

タンパク質は、むしろ非特異的に結合するという不快な性質を持っています。10,000個の極小タンパク質の液滴をスライドガラス上に置く場合、目的の場所に付着したまま、周囲のコーティングと反応しないことが重要です。この効果は、その後、がん細胞や血液、尿などのタンパク質とインキュベートする際にも必要で、タンパク質はそれぞれの場所で抗体にのみ結合する必要があります

「 スポット間で信号が発生してはいけません。NEXTERION® スライドにより、他の製品ではこれまで不可能だったことを実現できました。」とホーハイゼル氏は言います。「 製品は最高の性能を発揮します。そして今、生物学的情報を見つけるためにこの方法を適用しています。」

科学的なサクセスストーリー

Sciomics社にも同じことが言えますが、抗体マイクロアレイ識別によって作成されたバイオマーカーシグネチャーが実用化し、成功するビジネスに発展しました。この方法の大きな可能性は開発中にすでに明らかであり、この結果、次の2つの貴重な特許を取得しました。1つは膵臓がんの診断に、もう1つは膀胱がんの予後に関するものです。十分な発注数のおかげで、Sciomics社は初期の頃から自己資金を調達することができました。顧客には、学術団体、大規模な国際研究機関、大学の診療所、研究を実施する医師、バイオテクノロジー企業や製薬会社などがあります。

さまざまな問題、異なるソリューション

「典型的なお客様はいません。」とシュミット氏は述べています。「それぞれプロジェクトは完全に異なります。当社のプラットフォームにより、さまざまな生物医学研究や病気をサポートすることができます。多くの場合、顧客とのさらなる共同開発につながります。」

Sciomics社は創業当初から国際的な企業でした。実際、今年はドイツ国内からの売上は10％未満にとどまっています。Sciomics社は全体論的なアプローチをとります。マイクロアレイは単に生産され、顧客に引き渡されるのではなく、科学的サポートを提供するための科学的サービスを提供します。「他社から提案を受けますが、Sciomics社は解決策が与えてくれます。」とシュレーダー氏が何度も聞いています。Sciomics社は、すべてのお客様がパートナーであり、研究の計画、分析、包括的で科学的なレポートの作成など、集中的な支援を提供したいと考えています。

Sciomics社の分析方法

「これは当社独自のセールスポイントです。」とシュミット氏は言います。マイクロアレイがスキャンされると、すぐに研究者の主な作業が始まります。すべての小さなカラースポットは、多くのピクセルで構成されています。各ピクセルには、強度を表す数値があります。各マイクロアレイについて、500,000個の数字を導き出すことができます。50個のサンプルの場合、2,500万のデータポイントにということになります。それを正しく割り当て、読み取る仕事は、シュミット氏と分子生物学者のカミーユ・ローイ氏に任されています。

「他のプロテオーム分析技術とは対照的に、Sciomics社の方法は、微量で複数の分子について様々なパラメーターをロバストにハイスループット解析することができます。」と、ローイ氏は説明します。

早期診断のためのタイムラインのシフト

DKFZ とSciomics社はどちらも、抗体マイクロアレイが診断をはるかに早い時期に移動させて予後と組み合わせるための鍵となることを確信しています。「バイオマーカーのそれぞれのパターンに基づいて潜在的な問題を検出し、実際に『はい、腫瘍が発生しています』と言えるようになるのは、実際の疾患発症のどれくらい前からでしょうか。」 ホーハイゼル氏は言います。

Dr.クリストフ シュレーダーも同様のアプローチをしています。「より迅速で詳細な診断を実現するために、血液サンプルから複数のタンパク質を同時に測定できるようにしたいと考えています。」とSciomics社のマネージングディレクターは説明します。

個別投薬が実現するのはまだ先のことですが、より明確なグループ分けが可能になることで、一人一人の症状に合わせた治療ができるようになります。ショットの iQ™ プラットフォームのような革新的なパッケージソリューションにより、最小のバッチを効率的に充填し、新しい治療法の基礎を築くことができます。

ライフサイエンス研究の未来

マイクロアレイや3次元表面構造用の小型化フォーマットは、技術の進歩のために講じることができる多くのアプローチのほんの一部にすぎません。「ショットのような活躍しているメーカーがあることは、とてもありがたいことです。」とシュミット氏は言います。「私たちは一緒に多くのことを成し遂げることができます。」

表面を最適化することにより、アレイの感度、再現性や結合能力を更に高めることさえ可能になるかもしれません。アウトプット（結果） 信号強度は増加し、結果はより細かく、より正確なものになります。繰り返しになりますが、これらは小さくても、がん撲滅への戦いにおける重要なステップです。

Sciomics社にとって重要なマーケティングツールは、会議や展示会、顧客訪問などに出席することです。小さな世界地図に、シュレーダー氏が出張中にすでに訪れた場所を記しています。バケーションスポットは見当たりません。「そんな時間はありません。」とシュレーダー氏は言った後、近く家族と農場で休暇を取る予定があることを宣言しました。そして、そこでのびのびと遊ぶ息子たちの姿を見ていると、日々の研究が未来の世代にとってどんな意味を持つのか、よくわかるのです。がんのない人生への新たな希望。

使用したガラス管 

SCHOTT NEXTERION®の詳細と、関連製品についてご覧ください。 

SCHOTT MINIFAB の一部として NEXTERION® として知られるホウケイ酸ガラス基板の独自の製品群は、幅広いDNA、タンパク質、細胞用途に最適です。ペプチドおよび抗体用エポキシシランからオリゴヌクレオチド用アミノシランまで、さまざまな機能性コーティングができ、NEXTERION®は、多くの診断およびライフサイエンス用途で使用されており、ご要望に応じて高度にカスタマイズ可能です。