分子診断では、特にウイルスサンプルの場合、核酸抽出ワークフローの自動化が不可欠になっています。従来の手動手法では変動性やスケーラビリティの問題が発生しがちですが、自動化により、より高速で正確、再現可能な結果が保証されます。テストの需要が高まるにつれて、抽出プロセスを自動化することでスループットが向上するだけでなく、貴重な人材をより戦略的なタスクに割り当てることができます。
この記事では、自動化の利点、主要なワークフロー コンポーネント、システム オプション、およびラボが自動抽出システムを効果的に実装する方法について説明します。
核酸抽出 ワークフローは、サンプルの調製、溶解から精製、溶出まで複数のステップが必要となるため、診断ラボや研究ラボではボトルネックになることがよくあります。これらのワークフローを自動化すると、次のような大きな利点が得られます。
スループットの向上: 自動化されたプラットフォームは、手動の処理能力をはるかに超えて、数十から数百のサンプルを並行して処理できます。
再現性の向上: 標準化されたプロトコルにより、実行やオペレーター全体で一貫したパフォーマンスが確保され、下流のテストを損なう可能性のある変動が軽減されます。
汚染リスクの低減: 人間による取り扱いを最小限に抑え、密封された消耗品や UV 消毒などの機能を統合することで、自動化により相互汚染の可能性が低くなります。
運用効率: 実践時間が短縮されるため、熟練したスタッフはデータ解釈、アッセイ開発、またはその他の重要な検査室機能に集中できます。
拡張性: 自動化システムは、小規模な研究室から大規模な臨床施設まで、研究室のニーズに応じて成長します。
これらの利点は、特ににおいて、納期の短縮と高品質の結果に直接貢献します。 信頼性の高いデータが最も重要である 分子診断
核酸抽出の 自動化には 、かつて手動で実行されていた複数のアクションを調整することが含まれます。一般的なワークフローには、リンクされたいくつかのステージが含まれます。
抽出を開始する前に、サンプルを正しくカタログ化し、準備する必要があります。自動化システムは多くの場合、バーコード スキャンを統合してワークフロー全体でサンプルの ID を追跡し、トレーサビリティを確保し、エラーを削減します。
自動化されたプラットフォームは、サンプルの生物学的マトリックスから核酸を放出する細胞破壊ステップを再現します。これには、システムに組み込まれた化学的溶解バッファーまたは機械的ホモジナイザーが含まれる場合があります。
溶解後、核酸は磁気ビーズやシリカ膜などの固体支持体上に捕捉されます。洗浄ステップでは、下流のテストを妨げる可能性のある汚染物質を除去します。
精製された核酸は、PCR やシーケンシングなどの下流アプリケーションに適合するバッファーに溶出され、増幅や分析の準備が整います。
完全に自動化されたシステムは、抽出を増幅セットアップ (PCR プレート調製など)、検出プラットフォーム、およびデータ管理ソフトウェアに直接リンクできるため、シームレスなエンドツーエンドのプロセスが作成されます。
このワークフローは、かつては手作業だった段階的なプロセスを合理化された効率的なパイプラインに変換し、研究室全体の生産性を向上させます。
以下は、のいくつかの一般的なカテゴリを対比した表です。 ウイルスおよびより広範な分子検査で使用される自動 核酸抽出ソリューション
システムタイプ | 標準的なスループット | ベストユースケース | 主な利点 | 一般的な制限事項 |
|---|---|---|---|---|
ベンチトップコンパクトシステム | 低から中 | 小規模な研究室、標的を絞ったウイルスパネル | 簡単なセットアップ、低コスト | サンプル数に限りがございます |
中スループットのプラットフォーム | 中くらい | 中程度の臨床ボリューム | バランスのとれたスピードと柔軟性 | 専用スペースが必要 |
高スループットロボット | 高い | 大規模な診断ラボ | 高いサンプル処理能力 | コストと複雑さの増加 |
統合システム (抽出 + PCR) | 変数 | エンドツーエンドの診断 | 最小限の操作で迅速な結果が得られます | 専用の消耗品が必要になる場合があります |
カートリッジベースの POC デバイス | 変数 | ポイントオブケア検査 | 迅速かつ簡素化されたワークフロー | 限られたスケーラビリティ |
自動抽出装置により、高感度の検出に適した高品質の核酸が安定して収量されます。適切なカテゴリの選択は、運用上のニーズと予算の制約によって決まります。
以下は、現代の研究室で広く使用されている代表的なテクノロジーです。
MagNA Pure 24 は 分子診断用に設計された完全自動システムで、臨床核酸抽出のためのウォークアウェイ操作を提供します。実行ごとに数サンプルから数十サンプルまでのスケーラブルなスループットをサポートし、バーコード追跡、ユニバーサル試薬キット、研究室情報システムとの統合が含まれます。
このシステムは、バーコード スキャン、溶解、結合、洗浄、溶出、さらには PCR セットアップなどの手順を含むことで、基本的な抽出を超え、手動介入を削減し、費用対効果の高い操作のために試薬の使用を最適化します。
さまざまな自動プラットフォームでは磁気ビーズベースのキットが使用されており、さまざまな種類のサンプルにわたって効率的かつ汚染のないウイルス核酸の抽出に最適です。これらの磁気ビーズ ソリューションは多くのロボット リキッド ハンドラーと互換性があり、カスタマイズと拡張が可能です。
核酸抽出の 自動化を導入するには、 慎重な計画と実行が必要です。実装をガイドするための重要な考慮事項は次のとおりです。
サンプルの種類、毎日の量、下流のアプリケーションを評価します。高いサンプルスループットと迅速なレポート作成を重視するラボでは、完全自動化によるメリットが最大限に得られますが、小規模なラボでは、柔軟なスループットを備えたミッドレンジのシステムを選択する場合があります。
研究室のスタッフが新しいプラットフォームに関するトレーニングを受けていることを確認します。検証手順は、自動化されたワークフローが規制および品質基準を満たす一貫した信頼性の高い核酸収量を生成することを確認するために不可欠です。
自動抽出装置をラボ情報管理システム (LIMS) とリンクすると、臨床診断と認定コンプライアンスに不可欠なトレーサビリティ、サンプル追跡、データ保存が強化されます。
自動化システムに必要なスペース要件、電力、および補助機器を考慮します。中～高スループットのプラットフォームには、多くの場合、専用のベンチ スペースと堅牢なサポート インフラストラクチャが必要です。
分子診断 では、核酸を確実に抽出することが正確な検査の基本です。ウイルス検出（特に、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）などの流行時）は、高感度の増幅と正確な結果を保証する高品質の RNA または DNA テンプレートに依存しています。自動化されたワークフローは、手動エラーを減らし、スループットを向上させ、大量のサンプルにわたって一貫したパフォーマンスを維持することによって極めて重要な役割を果たします。これは公衆衛生研究所や臨床検査施設にとって重要です。
自動抽出システムの導入は、高い検査要求の管理に役立ち、研究室が厳格な品質基準を維持しながら 1 日に数千のサンプルを処理できるようになりました。この効率は、臨床上の意思決定や流行への対応で迅速な対応時間が必要な場合に特に重要です。
核酸抽出 の自動化は 、いくつかの注目すべきトレンドとともに急速に進化しています。
最新のプラットフォームは、単一の自動パイプラインで抽出と増幅および検出を橋渡しするように設計されることが増えており、実践的な手順が最小限に抑えられ、所要時間が短縮されます。
コンパクトなカートリッジベースのシステムは、従来とは異なる環境での分子検査へのアクセスを拡大し、最小限のオペレータートレーニングで迅速な結果を可能にします。
柔軟なアッセイ構成をサポートする高スループットのロボットリキッドハンドラーは、集中型研究室でより一般的になってきており、日常的な臨床ワークフローと研究アプリケーションの両方を可能にします。
バーコード追跡とデジタル統合により、トレーサビリティが保証され、臨床診断ラボなどの規制された環境での品質管理が容易になります。
自動化の利点は魅力的ですが、研究室は次のような課題に留意する必要があります。
自動化されたプラットフォームには、先行投資と継続的なメンテナンスが必要です。効率とスループットの向上が期待できる投資を正当化することが重要です。
一部のシステムは独自の消耗品に依存しており、長期的なコストに影響を及ぼす可能性があります。試薬のオプションとシステムの柔軟性を比較すると、供給の問題を軽減できます。
特に 分子診断では、規制基準を満たし、抽出された核酸が意図した臨床用途に適していることを確認するために厳格な検証が必要です。
メトリック | 手動抽出 | 自動抽出 |
|---|---|---|
実践時間 | 高い | 低い |
スループット | 限定 | 高い |
再現性 | 変数 | 一貫性のある |
汚染リスク | より高い | より低い |
スキル要件 | 高い | 適度 |
所要時間 | もっとゆっくり | もっと早く |
自動化は、特に大量のサンプルを処理し、品質管理を確保する場合に、主要なパフォーマンス領域で手動ワークフローよりも一貫して優れたパフォーマンスを発揮します。
1. 核酸抽出を自動化する主な利点は何ですか?
抽出を自動化すると、手作業が減り、スループットが向上し、再現性が向上し、汚染が最小限に抑えられます。特に大量の 分子診断 ワークフローに役立ちます。
2. 自動抽出システムはウイルスの RNA と DNA を同等にうまく処理できますか?
はい - 多くの自動化プラットフォームは、ウイルス RNA と DNA の両方を効率的に抽出するように設計されており、さまざまな診断アプリケーションに多用途に使用できます。
3. 自動システムは PCR などの下流アッセイと統合されていますか?
一部の高度なシステムでは、PCR セットアップまでのステップを自動化し、手動介入を減らし、全体のワークフローを高速化できます。
ウイルス 核酸抽出 ワークフローの自動化により、特に 精度、速度、信頼性が交渉の余地のないコンパクトなベンチトップ抽出装置から完全に統合されたハイスループットプラットフォームに至るまで、自動化システムを活用することで、研究室はプロセスを合理化し、ばらつきを減らし、影響力のある科学的作業に人員の労力を集中させることができます。 分子診断において、検査室の業務が変革されました。
自動抽出ワークフローの実装またはアップグレードを検討している研究室は、 経験豊富なバイオテクノロジー ソリューション プロバイダーと提携すること で、信頼性の高いプラットフォーム、包括的なサポート、カスタマイズされた統合戦略へのアクセスを確保し、一貫したパフォーマンス、コンプライアンス対応、長期的な運用の成功を実現します。
