細胞株開発・クローン選抜
細胞株の遺伝学的特性、挿入配列、変異確認に使われる。
主な用途
- 特性解析
Product Guide
NGS
NGS は Next Generation Sequencing の略で、DNA や RNA の配列情報を大量に並列解析するためのシーケンス技術です。Sangerシーケンスが比較的短い領域を1本ずつ確認する技術であるのに対し、NGSは多数のDNA断片を同時に読み取ることで、ゲノム、トランスクリプトーム、ウイルス、微生物、細胞株、遺伝子編集結果などを広く解析できます。
用途・特徴
NGSは、核酸配列を網羅的に解析するために使われます。セルバンクでは、外来性ウイルスや未知のウイルス・微生物の検出、細胞株の由来確認、遺伝学的安定性評価に関係します。
ウイルスベクター製造では、ベクター配列、残存プラスミド、宿主細胞由来核酸、外来性因子の確認に使われることがあります。遺伝子編集や細胞治療では、編集部位、オフターゲット候補、挿入配列、ベクターコピー、クローン性、細胞由来などの解析にも利用されます。
Point
- DNA/RNA配列を大量に並列解析できる
- 外来性ウイルス検出やセルバンク特性解析に使われる
- 既知・未知のウイルスや微生物を広く探索できる
- AAV、レンチウイルス、細胞治療、遺伝子編集で重要
- 短鎖リード、長鎖リード、ターゲットシーケンス、全ゲノム解析などがある
- ライブラリー調製、シーケンサー、データ解析、バイオインフォマティクスがセットで必要
- GMPや規制対応では、バリデーション、データ解析パイプライン、偽陽性・偽陰性管理が重要になる
使用方法
基本的には、サンプルからDNAまたはRNAを抽出し、ライブラリーを調製して、シーケンサーで配列を読み取ります。その後、解析ソフトやバイオインフォマティクスパイプラインで配列データを解析します。
1サンプルを採取する
2DNAまたはRNAを抽出する
3必要に応じて逆転写や増幅を行う
4ライブラリーを調製する
5インデックスやアダプターを付加する
6ライブラリーを定量・品質確認する
7シーケンサーにセットする
8シーケンスを実行する
9データ解析を行う
10ウイルス検出、配列確認、変異解析、細胞株評価などに利用する
実際の条件は、解析目的、サンプル種類、DNA/RNA量、リード長、必要深度、ターゲット範囲、シーケンス方式、解析パイプライン、GMP対応、受託解析の有無によって変わります。
Sangerシーケンスとの違いは？
結論
Sangerシーケンスは「狙った配列を確認する技術」、NGSは「広く大量に読む技術」と考えるとわかりやすくなります。
主な対象
特定領域、単一PCR産物、プラスミド確認
多数領域、全ゲノム、トランスクリプトーム、メタゲノム
読み取り量
少ない
非常に多い
主な用途
配列確認、クローニング確認、変異確認
外来性ウイルス検出、変異解析、網羅解析、細胞株特性解析
強み
シンプルで解釈しやすい
網羅性とスループットが高い
注意点
多数サンプルや低頻度変異に弱い
ライブラリー調製、解析、データ管理が必要
向く場面
特定配列の確認
広範囲・多数ターゲット・未知因子探索
リアルタイムPCR・デジタルPCRとの違いは？
| 項目 | リアルタイムPCR・デジタルPCR | NGS |
|---|---|---|
| 主な目的 | 特定配列の検出・定量 | 配列全体や多数ターゲットの解析 |
| ターゲット | 既知ターゲット中心 | 既知・未知ターゲットの探索が可能 |
| 定量性 | 高い | 解析設計による |
| 網羅性 | 限定的 | 高い |
| 主な用途 | マイコプラズマ、残存DNA、AAV力価、コピー数 | 外来性ウイルス検出、変異解析、ゲノム解析 |
| 解析負荷 | 比較的小さい | 大きい |
| 向く場面 | 目的物を素早く測る | 何が含まれるか広く調べる |
短鎖リードと長鎖リードの違いは？
| 項目 | 短鎖リード | 長鎖リード |
|---|---|---|
| 主な技術 | Illumina、Ion Torrentなど | Oxford Nanopore、PacBioなど |
| 読み取り長 | 短い | 長い |
| 強み | 高精度、高スループット、コスト効率 | 構造変異、長い挿入配列、全長解析に強い |
| 注意点 | 繰り返し配列や構造解析に弱い場合がある | サンプル品質や解析条件が重要 |
| 向く用途 | ターゲットパネル、RNA-seq、外来性因子検出 | プラスミド全長、AAVゲノム、構造変異、長鎖RNA |
| バイオ医薬品での例 | 外来性ウイルス検出、変異解析、QCパネル | ベクター構造確認、長鎖配列確認、複雑な挿入配列解析 |
主な解析方式
| 解析方式 | 内容 | 向く用途 |
|---|---|---|
| ターゲットシーケンス | 特定遺伝子や領域を濃縮して解析する | 変異確認、遺伝子編集評価、ウイルス検出 |
| 全ゲノムシーケンス | ゲノム全体を解析する | 細胞株特性解析、遺伝学的安定性、構造解析 |
| RNA-seq | RNA発現を網羅的に解析する | 遺伝子発現、細胞状態、分化状態確認 |
| メタゲノム解析 | サンプル中の微生物・ウイルス核酸を網羅解析する | 外来性ウイルス検出、汚染確認 |
| アンプリコンシーケンス | PCRで増幅した領域を解析する | 遺伝子編集、変異確認、微生物解析 |
| ロングリードシーケンス | 長いDNA/RNAを読み取る | プラスミド全長、ベクター構造、AAVゲノム確認 |
| シングルセルシーケンス | 単一細胞単位で解析する | 細胞集団解析、細胞治療、免疫細胞解析 |
| 外来性ウイルスNGS | 既知・未知ウイルスを検出する | セルバンク、未精製バルク、細胞治療、ワクチン |
選定ポイント
解析目的外来性ウイルス検出、変異解析、全ゲノム、RNA-seq、AAV解析など
リード長短鎖リードか、長鎖リードか
スループット必要なデータ量、サンプル数、ラン頻度に合うか
精度変異検出や低頻度配列を扱える精度か
ライブラリー調製手動、自動化、キット、必要入力量に対応するか
サンプル種類DNA、RNA、ウイルス、細胞、FFPE、低入力サンプルに対応するか
解析ソフトウイルス検出、変異解析、発現解析、メタゲノム解析に対応するか
データ容量ストレージ、バックアップ、解析環境を確保できるか
GMP対応バリデーション、監査証跡、データインテグリティに対応できるか
受託利用自社運用か、外部受託解析か
コスト装置、試薬、ランコスト、解析費用、保守費用
サポート国内保守、トレーニング、アプリケーション支援の有無
使用される工程
遺伝子導入・安定発現株作製
導入遺伝子、挿入部位、コピー数、配列確認に関係する。
主な用途
- 挿入確認
セルバンク
外来性ウイルス検出、細胞同一性、遺伝学的安定性評価に使われる。
主な用途
- 外来性検出
汚染確認・安全性評価
既知・未知ウイルス、微生物、外来性因子の検出に使われる。
主な用途
- 汚染確認
シードトレイン
製造細胞やProducer Cellの安全性・特性確認に関係する。
主な用途
- 細胞確認
本培養
未精製バルク、ウイルスベクター、工程液中の核酸確認に関係する。
主な用途
- 核酸確認
ハーベスト・清澄化
未精製バルク中の外来性ウイルスや核酸確認に使われる。
主な用途
- 外来性確認
下流精製
残存核酸、ベクター関連配列、工程中間体の解析に関係する。
主な用途
- 残存核酸
製剤化
最終製品や原薬の配列確認、外来性因子確認に使われる場合がある。
主な用途
- 配列確認
品質評価・分析
外来性ウイルス検出、変異解析、細胞株特性解析、AAV解析に使われる。
主な用途
- 品質評価
GMP品質管理
規制対応試験、申請資料、逸脱調査、確認試験に使われる場合がある。
主な用途
- 規制対応
使用されるモダリティー
抗体医薬
関連度中〜高
CHO細胞セルバンクウイルス安全性
細胞株特性解析や外来性ウイルス検出に使われる。
ADC
関連度中〜高
抗体原薬用CHO細胞セルバンク
抗体部分の製造細胞株評価で関係する。
二重特異性抗体
関連度中〜高
CHO細胞細胞株開発品質確認
抗体医薬と同様に使われる。
Fc融合タンパク質・組換えタンパク質
関連度中〜高
産生細胞セルバンク品質評価
製造細胞や外来性因子評価に使われる。
AAV
関連度高
ベクター配列ゲノム構造外来性因子・残存核酸
AAV品質評価や工程理解で重要。
レンチウイルス
関連度高
ベクター構造RCL関連Producer Cell評価
遺伝子治療・細胞治療用ベクターの評価に使われる。
プラスミドDNA
関連度高
プラスミド全長配列変異確認原材料確認
mRNAやAAV原料の配列確認に関係する。
mRNA-LNP
関連度高
プラスミド鋳型Linear DNARNA品質・外来性因子
原材料・鋳型DNA・RNA関連解析に使われる。
細胞治療
関連度高
CAR-TT細胞・NK細胞MSC
導入配列、細胞状態、外来性因子、オフターゲット評価に関係する。
iPS細胞・幹細胞由来製品
関連度高
iPS細胞分化細胞マスターセル
遺伝学的安定性、変異、細胞同一性、外来性因子評価に使われる。
遺伝子編集
関連度高
CRISPR編集細胞オフターゲット解析
編集効率、挿入欠失、オフターゲット解析に使われる。
ワクチン
関連度高
細胞基材ウイルスシード原液
外来性ウイルス、ウイルス配列、品質確認に使われる。
微生物発酵
関連度中〜高
菌株確認ゲノム解析発酵微生物
菌株特性や汚染確認に使われる。
低分子医薬品
関連度低〜中
細胞アッセイ微生物評価毒性評価
製造工程よりも評価系や微生物解析で使われる。
メーカー製品
ショートリードNGSシーケンサー（9）
IlluminaNovaSeq X Series生産スケール・超高スループット解析向けのNGSシステム。全ゲノム、深いシーケンス、外来性因子解析など大規模解析で使われる。公式URL IlluminaNextSeq 1000 / NextSeq 2000中〜高スループットのベンチトップNGSシステム。ターゲットシーケンス、RNA-seq、メタゲノム解析などに使われる。公式URL IlluminaMiSeq i100 Series小型ベンチトップNGSシステム。小規模ラボやターゲットパネル、迅速解析用途で使われる。公式URL IlluminaMiSeq Systemベンチトップ型NGSシステム。アンプリコンシーケンス、微生物解析、ターゲット解析などに使われる。公式URL IlluminaiSeq 100 System小型ベンチトップNGSシステム。少数サンプルのシーケンス、教育・研究用途、ターゲット解析で使われる。公式URL Thermo Fisher Scientific / Ion TorrentIon Torrent Genexus Systemサンプル精製、定量、ライブラリー調製、シーケンス、解析、レポート作成を自動化するNGSプラットフォーム。短いターンアラウンドが必要な解析で使われる。公式URL Thermo Fisher Scientific / Ion TorrentIon GeneStudio S5 System半導体シーケンス技術を用いたIon Torrent NGSシステム。ターゲットシーケンス、感染症、がん研究、微生物解析などに使われる。公式URL MGI TechDNBSEQ-G400DNBSEQ技術を用いたベンチトップ〜中規模向けNGSシステム。ゲノム、トランスクリプトーム、ターゲット解析で使われる。公式URL MGI TechDNBSEQ-T20x2 / DNBSEQシリーズ大規模シーケンス向けのDNBSEQプラットフォーム。大量データが必要なゲノム解析や大規模研究で使われる。公式URL
ロングリードNGSシーケンサー（7）
Oxford Nanopore TechnologiesMinION Mk1B / Mk1C小型・ポータブルなナノポアシーケンサー。リアルタイム長鎖リード解析、迅速確認、小規模解析で使われる。公式URL Oxford Nanopore TechnologiesGridION複数フローセルを運用できるベンチトップ型ナノポアシーケンサー。長鎖リード解析や中規模解析で使われる。公式URL Oxford Nanopore TechnologiesPromethION 2 Integrated高出力ナノポアシーケンスを小型装置で実行するシステム。ロングリード解析やマルチオミクス用途で使われる。公式URL Oxford Nanopore TechnologiesPromethION 24最大24個の高出力PromethIONフローセルを同時運用できる生産スケールのナノポアシーケンサー。公式URL PacBioRevio SystemHiFiリードによる高精度ロングリードシーケンスを大規模に実行するシステム。全ゲノム、構造変異、複雑領域解析に使われる。公式URL PacBioVega Systemベンチトップ型のロングリードシーケンサー。小規模ラボでのHiFiシーケンス利用を想定したシステム。公式URL PacBioSequel IIe SystemHiFiロングリードシーケンスに使われるシステム。全ゲノム、アンプリコン、複雑配列解析で使われる。公式URL
ライブラリー調製・前処理（10）
IlluminaDNA Prep / RNA Prep / Library Prep KitsIlluminaシーケンサー向けのライブラリー調製キット。全ゲノム、ターゲット、RNA-seqなどに使われる。公式URL IlluminaNovaSeq X Series Reagent KitsNovaSeq Xシリーズ用の試薬カートリッジ、バッファ、フローセルなどを含むシーケンス試薬。公式URL Thermo Fisher Scientific / Ion TorrentIon AmpliSeq Library KitsIon Torrentシステム向けのターゲットシーケンス用ライブラリー調製キット。公式URL Oxford Nanopore TechnologiesLigation Sequencing Kit / Rapid Sequencing Kitナノポアシーケンス用のライブラリー調製キット。ロングリードDNA/RNA解析に使われる。公式URL PacBioSMRTbell Prep Kit / HiFi Prep KitsPacBio HiFiシーケンス向けのライブラリー調製キット。長鎖DNAの高精度解析に使われる。公式URL Twist BioscienceTarget Enrichment / NGS Panelsターゲット濃縮、ハイブリダイゼーションキャプチャ、カスタムパネルに使われるNGS関連製品。公式URL IDTxGen NGS Productsアダプター、プライマー、ターゲットキャプチャ、カスタムパネルなどのNGS関連製品。公式URL NEBNEBNext Library Prep KitsIlluminaやその他NGSプラットフォーム向けのライブラリー調製キット。公式URL KAPA / RocheKAPA HyperPrep KitsNGSライブラリー調製、増幅、定量に使われるキット。公式URL AgilentSureSelect Target Enrichmentターゲット濃縮、エクソーム、カスタムパネルに使われるNGSライブラリー調製ソリューション。公式URL
核酸抽出・品質確認（8）
Thermo Fisher ScientificKingFisher Flex磁気ビーズベースの自動核酸抽出装置。NGS、PCR、ウイルス検出、細胞株解析の前処理に使われる。公式URL QIAGENQIAcube Connectカラムベースの核酸抽出を自動化する装置。NGS、PCR、Sanger前処理に使われる。公式URL PromegaMaxwell Systems磁気ビーズベースの自動核酸抽出装置。細胞、血液、培養サンプルなどからDNA/RNAを抽出する。公式URL AgilentTapeStation SystemsDNA/RNA、NGSライブラリーのサイズ分布・品質確認に使われる。公式URL AgilentBioanalyzer SystemsDNA/RNA品質、ライブラリー品質確認に使われるマイクロ流体電気泳動装置。公式URL AgilentFragment AnalyzerDNA/RNA、NGSライブラリー、フラグメント解析に使われる装置。公式URL Thermo Fisher Scientific / InvitrogenQubit FluorometerDNA/RNA/タンパク質などの蛍光定量に使われる小型装置。NGSライブラリー定量で使われる。公式URL PromegaQuantiFluor / Maxwell関連製品核酸定量や前処理に使われる製品群。公式URL
NGS自動化・ライブラリー調製装置（8）
Beckman Coulter Life SciencesBiomek NGeniuS SystemNGSライブラリー調製を自動化するシステム。ライブラリー調製、試薬管理、ワークフロー標準化に使われる。公式URL Beckman Coulter Life SciencesBiomek i-SeriesNGS前処理、PCRセットアップ、核酸抽出ワークフローの自動化に使われる。公式URL HamiltonMicrolab STARNGSライブラリー調製、核酸抽出、PCRセットアップに使われる自動分注システム。公式URL TecanFluent / Freedom EVO NGS WorkstationsNGSライブラリー調製、核酸抽出、プレート分注の自動化に使われる。公式URL EppendorfepMotionNGS前処理、PCRセットアップ、核酸抽出に使われる自動分注装置。公式URL PerkinElmer / RevvitySciclone / JANUS G3NGSライブラリー調製、核酸抽出、分注ワークフローに使われる自動化システム。公式URL SPT Labtechfirefly / mosquito / dragonfly discoveryNGSライブラリー調製、微量分注、PCRセットアップ、ミニチュア化に使われる。公式URL MGI TechMGISPシリーズNGSライブラリー調製やサンプル前処理を自動化するMGIのサンプル調製システム。公式URL
バイオインフォマティクス・解析ソフト（10）
IlluminaBaseSpace Sequence HubIlluminaシーケンスデータの管理・解析に使われるクラウド型プラットフォーム。公式URL IlluminaDRAGEN Bio-IT Platform高速な二次解析に使われるバイオインフォマティクスプラットフォーム。変異解析、ゲノム解析、RNA-seqなどに使われる。公式URL Thermo Fisher ScientificIon Reporter SoftwareIon Torrentデータの解析に使われるソフトウェア。ターゲットシーケンス、変異解析、レポート作成に使われる。公式URL Oxford Nanopore TechnologiesEPI2MEナノポアシーケンスデータの解析ワークフローを提供するプラットフォーム。メタゲノム、ウイルス、ヒトゲノムなどの解析に使われる。公式URL PacBioSMRT LinkPacBioシーケンスデータの解析、HiFi reads生成、アセンブリ、変異解析に使われるソフトウェア。公式URL QIAGENCLC Genomics WorkbenchNGSデータ解析、RNA-seq、変異解析、微生物解析などに使われるソフトウェア。公式URL QIAGENIngenuity Pathway Analysis / OmicSoftオミクスデータ解析、パスウェイ解析、トランスクリプトーム解析に使われる。公式URL DNAnexusDNAnexus Platformクラウド型ゲノムデータ解析・管理プラットフォーム。大規模NGSデータの解析や共同研究に使われる。公式URL Seven BridgesSeven Bridges Platformクラウド型バイオインフォマティクス解析プラットフォーム。NGSデータ解析、パイプライン管理に使われる。公式URL PathoQuestNGS-based Biosafety AssaysNGSを用いた外来性ウイルス検出、バイオ医薬品・ワクチン・細胞治療関連の品質試験サービス。公式URL
受託解析サービス（11）
Eurofins GenomicsNGS Servicesターゲットシーケンス、アンプリコン、全ゲノム、RNA-seqなどに対応する受託NGSサービス。公式URL Azenta Life Sciences / GENEWIZNGS ServicesAmplicon-EZ、全ゲノム、RNA-seq、ターゲット解析などに対応する受託解析サービス。公式URL MacrogenNGS Services全ゲノム、エクソーム、RNA-seq、メタゲノムなどの受託NGS解析に対応。公式URL FasmacNGS受託解析国内向けのNGS受託解析サービス。アンプリコン、メタゲノム、RNA-seqなどに対応。公式URL Takara Bio受託解析サービスNGS、遺伝子解析、シーケンス関連の国内受託解析サービス。公式URL Charles River LaboratoriesNGS Testing for Adventitious Agent DetectionGMP条件下で外来性ウイルス検出や細胞株特性解析に使われるNGSサービス。公式URL ViruSureNGS Testing for Adventitious Agent DetectionGMP対応のNGS外来性因子検出サービス。既知・未知のウイルス、細菌、マイコプラズマなどの検出に使われる。公式URL Avance BiosciencesNGS Adventitious Agents Testing既知・未知病原体の検出に使われるNGSベースの外来性因子試験サービス。公式URL Minaris Advanced TherapiesAgentSCREEN Adventitious Virus Detection by NGS細胞バンクや細胞由来サンプル向けのNGS外来性ウイルス検出サービス。公式URL NovogeneNGS Services全ゲノム、RNA-seq、メタゲノム、ターゲット解析などの受託NGSサービス。公式URL BGI GenomicsNGS Services大規模ゲノム解析、RNA-seq、メタゲノムなどの受託解析サービス。公式URL
データ管理・LIMS連携（6）
Thermo Fisher ScientificSampleManager LIMSNGSサンプル、試験依頼、結果、品質データを管理するLIMS。公式URL LabVantage SolutionsLabVantage LIMSQC試験、サンプル、結果、規格判定、承認フローを管理するLIMS。NGS結果管理にも関係する。公式URL LabWareLabWare LIMS製薬・バイオ医薬品QCの試験データ管理に使われるLIMS。公式URL BenchlingBenchling PlatformR&D向けのサンプル管理、実験記録、解析結果管理に使われるクラウドプラットフォーム。公式URL TetraScienceScientific Data Cloudラボ装置データ、NGSデータ、解析データを統合・標準化するクラウドデータ基盤。公式URL ScitaraScitara DLXラボ機器、LIMS、ELN、解析アプリケーションを接続するデータ連携プラットフォーム。公式URL
