遺伝子治療基礎知識・分析

残存ヌクレアーゼのELISA測定とは？Benzonase等の残存酵素を定量する仕組みとキットの選び方

Proglenth 編集部2026-07-10約8分で読めます

ウイルスベクターやmRNA、プラスミドDNAの製造では、宿主由来のDNA・RNAを分解して減らすために、ヌクレアーゼ（万能エンドヌクレアーゼ）を工程の途中で添加します。Benzonase がよく知られていますが、同じ働きの酵素が Denarase、Intelli Nuclease、SuperNuclease といった別の銘柄でも売られています。問題は、その酵素が仕事を終えたあと、製品にわずかに残ることです。残った酵素は、目的物ではない「工程由来の不純物」として管理しなければなりません。

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残存ヌクレアーゼのELISA測定とは？Benzonase等の残存酵素を定量する仕組みとキットの選び方

この残存ヌクレアーゼを、抗体を使ってタンパク質の量として測るのが、残存ヌクレアーゼELISAです。「Intelli Nuclease ELISA」「Benzonase ELISA」のように、添加した酵素の銘柄ごとにキットが用意されているのが、この分野の特徴でもあります。

なぜ残存ヌクレアーゼを測るのか

ヌクレアーゼは、細胞を壊した後の液に含まれる宿主由来のDNA・RNAを、短い断片まで切り刻む酵素です。これにより残存DNAを減らし、粘度を下げてろ過やクロマトを通りやすくします。とても役に立つ一方で、酵素そのものはタンパク質であり、精製で取り切れずに製品へ微量残ることがあります。

残った酵素は、目的のベクターやタンパク質ではないため、宿主細胞由来タンパク質（HCP）に準じた 工程由来不純物 として扱われます。規制上も、添加した試薬が最終製品から十分に除かれていることを、データで示す必要があります。そこで、精製の各段階や出荷前の製品で、残存ヌクレアーゼが規格以下まで下がっているかを定量するわけです。

POINT

ヌクレアーゼは宿主由来の核酸を分解するために添加しますが、酵素自体はタンパク質として微量残りえます。残った酵素は工程由来不純物として、除去されたことを定量データで示す必要があります。

サンドイッチELISAの仕組み

残存ヌクレアーゼELISAは、多くがサンドイッチ形式です。まずプレートに、対象の酵素にだけ結合する捕捉抗体を固定しておきます。そこに試料を加えると、残存していたヌクレアーゼが捕捉抗体に捕まります。続いて酵素標識した検出抗体を加え、捕まったヌクレアーゼを上から挟み込み、発色させて量を読み取ります。標準品（既知濃度の同じヌクレアーゼ）で作った検量線に当てはめて、残存量をタンパク質の重さ（ng/mL など）として求めます。

ここで測っているのは、酵素が「どれだけの量あるか」であって、「どれだけ働くか（活性）」ではありません。この違いは後で触れますが、規格として管理しやすいタンパク量を、抗体の特異性を使って測るのがELISAの立ち位置です。

銘柄一致がなぜ肝心か

残存ヌクレアーゼELISAで最もつまずきやすいのが、キットと標準品を、添加した酵素の銘柄に合わせることです。

万能ヌクレアーゼの多くは、もとをたどれば Serratia marcescens 由来の同系統のエンドヌクレアーゼですが、製造元によって配列や製法にわずかな違いがあり、別々の商標で売られています。抗体は、その酵素の形を認識して結合します。そのため、A社の酵素で作った抗体・標準品のキットに、B社の酵素を測らせると、認識のずれから換算に誤差が出ることがあります。

だからこそ、各社が自社のヌクレアーゼ用にELISAを用意しています。代表的なものだけでも、Merck の Benzonase ELISA、Kerry（旧c-LEcta）の Denarase ELISA、Cygnus の EndonucleaseGTP ELISA、Duoning の Intelli Nuclease ELISA、Sino Biological の SuperNuclease ELISA、GenScript の Benz-Neburase ELISA、ACROBiosystems の GENIUS Nuclease ELISA などがあります。原則は「製造で添加したのと同じ銘柄のキット・標準品で測る」こと。汎用のHCP ELISAでは、ヌクレアーゼを狙った抗体が入っていないため、原理的に検出できない点にも注意します。

POINT

添加した酵素の銘柄に、キットと標準品を合わせるのが鉄則です。抗体は酵素ごとの形を認識するため、別銘柄の検量線へ内挿すると換算誤差が生じます。汎用HCP ELISAでは残存ヌクレアーゼは測れません。

活性測定との違い

残存ヌクレアーゼを見る方法には、ELISAのほかに 活性アッセイ もあります。活性アッセイは、基質のDNAを分解する働きが残っているかを見るもので、「酵素として機能しているか」を測ります。一方ELISAは、働きの有無にかかわらず、酵素タンパク質の量を測ります。

失活して働かなくなった酵素でも、タンパク質としては残っていれば免疫原性などのリスクは残りえます。このため、規格としてはタンパク量で管理できるELISAが用いられることが多く、活性アッセイは工程確認や補完に使われます。両者は測っている対象が違うので、数値をそのまま比べられない点に気をつけます。

キットの選び方と留意点

キット選定の出発点は、くり返しになりますが「どの銘柄のヌクレアーゼを添加したか」です。そのうえで、検出感度（LOD/LOQ）が規格に対して十分か、自社の試料マトリックス（バッファーや共存成分）で妨害を受けないか、スパイク回収率が許容範囲に入るか、を確認します。DuoSet のように抗体・標準品を組み合わせて自作アッセイを組む形式（R&D Systems の NucA DuoSet 等）もあり、既製キットと使い分けます。

実務では、精製のどの段階で測るかも設計に含めます。ヌクレアーゼは細胞溶解後やハーベスト後に添加され、その後のクロマトやTFFで酵素も分解核酸も除かれていきます。どの工程で残存が規格を割るかを把握しておくと、除去の確からしさを示しやすくなります。使用する酵素そのものの選定はヌクレアーゼ（ベンゾナーゼ等）の製品ガイド、残存核酸の側からの管理は残存DNAとqPCRとあわせて見ると、全体像がつかみやすいはずです。各社キットの一覧は残存ヌクレアーゼELISAの製品ガイドにまとめています。