SOMAmer(Slow Off-rate Modified Aptamer) 기술

Illumina SomaSeq Discovery용 SOMAmer 기술을 이용한 대규모 고감도 및 고처리량 NGS 기반 단백질 검출

SOMAmer 기술이란?

SOMAmer(Slow Off‑rate Modified Aptamer) 기술은 차세대 시퀀싱(NGS)을 활용하여 고도로 다중화된 단백질 측정을 가능하게 하는 고급 단백체학 도구입니다. SOMAmer 시약은 정밀한 3차원 구조 상보성을 통해 표적 단백질에 대해 탁월한 특이성과 친화도를 갖도록 개발된 화학적으로 변형된 단일 가닥 DNA 분자입니다. 이러한 구조는 고감도로 단백질 표적에 정확하게 결합하여 연구자가 단일 assay에서 수천 개의 단백질을 동시에 정량화할 수 있도록 합니다. SOMAmer 시약은 생물학적으로 생산되지 않고 설계되었기 때문에 기존의 항체 기반 단백체학 방법에 비해 더 일관된 성능, 더 높은 재현성 및 향상된 배치 간 신뢰성을 제공합니다.1

단백질 검출에 SOMAmer 기술을 사용하면 어떤 이점이 있나요?

SOMAmer 기반 단백체학 assay는 특이성, 확장성 및 재현성의 강력한 조합으로 연구자들이 단백체를 정확하게 탐색할 수 있도록 합니다.

SOMAmer 기술의 주요 장점은 다음과 같습니다.

  • 확장성: 서열이 정의된 합성 시약을 통해 일관된 성능과 최소한의 로트 간 변동성으로 고플렉스 SOMAmer 기반 assay를 수천 개의 단백질 표적까지 확장
  • 탁월한 정밀도: 신뢰할 수 있는 결과를 통해 희귀 바이오마커와 미묘한 질병 관련 신호를 밝혀내는 high-content assay의 성능 향상
  • 고감도: > 10-log 동적 범위로 펨토몰 검출까지 매우 광범위한 범위의 단백질 정량화 가능2~5
  • 탁월한 재현성: CV가 일관되게 낮은(약 5.5%) 완전 합성 시약을 사용하여 신뢰할 수 있고 생물학적으로 의미 있는 인사이트 확보

NGS를 이용한 고처리량 단백체학 발전

이 eBook을 다운로드하여 Illumina SomaSeq 솔루션으로 고처리량 단백체학에 그 어느 때보다 더 쉽게 접근할 수 있는 방법에 대해 알아보세요.

사례 연구 및 응용

Genomics England의 최고 과학 책임자인 Matthew Brown 박사가 공유하는 희귀 질환이 있는 참가자 약 1,500명을 스크리닝한 SomaSeq Discovery 파일럿 프로젝트의 결과는 바이오마커 발굴 연구에서 NGS 기반 단백체학의 강력한 성과를 보여줍니다.

이 포스터는 SomaSeq Discovery assay의 탁월한 민감도와 SomaLogic의 SomaScan 데이터와의 높은 일치성을 보여줍니다. 특정 질병 범주 전반에 존재하는 다수의 차등 단백질을 검출하는 능력은, 질병 관련 유전자 및 분자 경로를 밝혀냄으로써 고해상도 단백체학이 희귀 유전 질환에 대한 이해를 어떻게 심화시킬 수 있는지 보여줍니다.

콜로라도 대학교의 Kacey Couts 조교수와 그녀의 팀이 SomaSeq Discovery를 사용하여 희귀 흑색종에 대한 새로운 인사이트를 어떻게 밝혀내고 있는지 확인해 보세요. 이 assay는 200개 이상의 생물학적 경로 전반에서 9500개의 고유한 인간 단백질을 식별하여, 새로운 바이오마커를 탐색하고 치료 반응을 조사하는 과정에서 팀이 발견 역량을 극대화할 수 있도록 합니다.

이 팟캐스트에서 Illumina 제품 관리 부문 부담당자는 SomaLogic, SomaSeq Discovery의 출시, 그리고 바이오마커 발굴 및 표현형 인사이트를 개선하기 위한 보다 광범위한 멀티오믹스 목표와의 연관성에 대해 이야기합니다.

SOMAmer 시약 대 항체: 연구자들이 친화성 기반 단백체학에 SOMAmer 시약을 선택하는 이유

SOMAmer 시약은 높은 친화성과 특이성으로 단백질에 결합하는 완전 합성 올리고뉴클레오티드인 반면, 항체는 내재적으로 변동성이 있는 생물학적으로 유래한 단백질입니다. SOMAmer 시약의 합성 설계는 우수한 재현성, 향상된 검출 민감도, 초고도 멀티플렉싱을 가능하게 하여 현대 고처리량 단백체학 응용 분야의 요구에 적합합니다.

SOMAmer 시약

  • 변형된 뉴클레오티드가 있는 짧은 단일 가닥 DNA(약 20 kDa)
  • 일관된 구조로 화학적으로 합성됨
  • 제한 없는 멀티플렉싱
  • 폴리아니온계 경쟁물질은 비표적 단백질과의 교차 반응성을 감소시키는 일시적인 상호작용을 차단하는 데 사용됩니다.
  • 콘텐츠 확장성

항체

  • 크고 복잡한 단백질(약 150 kDa)
  • 생물학적으로 생산되며 자연적으로 구조적 변동성이 있음
  • 제한된 멀티플렉싱 옵션
  • 비특이적 결합을 줄일 범용 솔루션이 없어 비표적 단백질과의 교차 반응성이 더 높아짐
  • 제한된 확장성
축소판

SOMAmer는 어떻게 NGS 기반 단백체학을 지원하나요?

SOMAmer 시약은 단백질 검출을 차세대 시퀀싱(NGS)의 입증된 확장성과 연결하여 고정밀도 및 고처리량 단백체학을 가능하게 합니다. 각 SOMAmer 시약은 특정 단백질에 결합하며 고유한 DNA 태그를 가지고 있습니다. 포획 후 이러한 태그는 시퀀싱 라이브러리로 변환되며, NGS 플랫폼으로 시퀀싱 리드를 계수함으로써 단백질 풍부도를 정량화할 수 있습니다. 이 접근법은 단백체학을 고처리량 자동화 워크플로우로 변환하여, 다른 NGS 기반 방법에서 연구자가 기대하는 것과 동일한 효율성과 정밀도로 수천 개의 단백질을 병렬로 프로파일링할 수 있게 합니다.

통합 단백체학 및 NGS로 더 깊이 있는 생물학적 인사이트를 확보하세요

SOMAmer 기반 단백체학은 이제 Illumina NGS 시퀀싱 워크플로우에 통합되어 단백체학 분석의 가치를 다른 오믹 데이터와 결합합니다. 이러한 시너지 효과를 통해 과학자들은 단백질 수준의 인사이트를 유전체 및 전사체 데이터와 연결하여 생물학적 시스템에 대한 보다 완전한 그림을 얻을 수 있으며, 고처리량 확장성을 통해 정밀 의학, 바이오마커 발견, 약물 표적, 질병 경로, 대규모 연구 등에 정보를 제공할 수 있는 발견을 가속화할 수 있습니다.

SomaSeq Discovery 워크플로우

SOMAmer 시약은 SomaSeq Discovery를 사용하여 단일 반응으로 수천 개의 단백질을 포획합니다. 이러한 단백질 결합 이벤트는 간소화되고 자동화된 프로세스를 통해 시퀀싱 준비가 완료된 라이브러리로 변환됩니다.

1
프렙
2
시퀀스
3
데이터 분석
4
해석

SomaSeq Discovery 서비스를 통해 NGS 기반 단백체학을 이용하세요

이제 사내에 전체 워크플로우를 설치하지 않고도 SomaSeq Discovery를 활용할 수 있습니다. Illumina와 협력하는 핵심 랩 및 신뢰할 수 있는 서비스 제공업체 네트워크를 통해 고처리량 단백체학 프로젝트를 아웃소싱하고, SOMAmer 기술 및 Illumina 시퀀싱을 기반으로 정확하고 재현 가능한 결과를 얻을 수 있습니다. 이 서비스 옵션은 도입 장벽을 제거하여 모든 규모의 랩이 특수한 인프라 없이도 바이오마커 발굴, 약물 개발 또는 멀티오믹스 연구를 위해 단백체를 대규모로 탐색할 수 있도록 합니다.

Profile image of a male scientist pushing the loading tray, filled with plates on a carrier of a Hamilton ML Star in preparation for a run in a lab setting; female scientist blurry in the background working

자주 묻는 질문

전통적인 항체는 일반적으로 면역 반응을 유발한 단백질 표면(즉, 면역원성 표적)의 3차원 구조에 결합하는 친화력 큰 시약(약 150 kDa)입니다. 이는 단일 단백질 에피토프를 인식하기 위해 세포 배양에서 생산된 단클론 항체 또는 동일한 단백질에서 여러 에피토프를 인식하는 동물에서 생산된 다클론 항체로서 생물학적으로 생산됩니다.

반면 SOMAmer 시약은 3차원 단백질 구조에도 결합하는 화학적으로 변형된 소형 압타머(8~20 kDa)입니다. 완전 합성이므로 배치 간 일관된 성능을 제공합니다. 또한 고유한 chemistry 덕분에 현재 항체에 의해 표적화되지 않은 비면역원성 표적 및 에피토프에 결합할 수 있습니다.

이러한 특징이 결합되어 SOMAmer 시약은 다용도이면서 기존의 항체 기반 도구에 대해 신뢰할 수 있는 대안이 됩니다.

SOMAmer 기반 단백체학은 > 10-log 동적 범위, 펨토몰 민감도 및 확장 가능한 멀티플렉싱으로 고처리량의 비용 효율적인 워크플로우를 가능하게 하며, 이 모든 것은 기존 방법보다 변동성이 더 낮습니다. 이를 통해 워크플로우를 변경할 필요 없이 저풍부도 단백질을 신뢰성 있게 검출할 수 있으며, SOMAmer 기반 단백체학을 대규모로 광범위하고 신뢰할 수 있는 단백질 측정을 수행하는 강력하고 효율적인 접근법으로 만듭니다.

이와 대조적으로, 질량분석법은 일반적으로 저풍부도 단백질의 커버리지를 개선하기 위해 추가 샘플 처리 단계를 필요로 합니다.

항체 기반 접근법과 비교하여, SOMAmer 기반 단백체학은 확장된 assay 멀티플렉싱에서도 강력한 재현성(약 5% CV)을 일관되게 제공합니다.

워크플로우는 샘플에서 분석까지 약 2.5일이 소요되며 수작업 시간은 4시간 미만입니다.

각 SOMAmer 시약은 표적 단백질에 대한 고친화도 결합과 느린 해리 속도의 두 가지 주요 특성을 통해 특이성을 달성합니다. 이러한 특성은 시약의 고유한 화학 구조에서 기인합니다.

SOMAmer 시약을 assay에 사용하기 전에 일차 밸리데이션을 거치며, 여기에는 의도한 표적에 선택적으로 결합하는지 확인하기 위한 풀다운 실험 및 용량-반응 assay가 포함됩니다. 또한 SOMAmer 시약의 70% 이상은 질량분석법과 같은 직교적 검증 기법(orthogonal validation technique)을 사용하여 독립적인 연구자가 생성한 특이성 데이터로 뒷받침됩니다.

SOMAmer 시약은 합성 시약이며 일관되게 재생성될 수 있어 로트 간 일관성이 보장되며 다른 친화성 기반 방법보다 재현성이 높습니다.

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참고 문헌

  1. Brody EN, Gold L. Aptamers as therapeutic and diagnostic agents. J Biotechnol. 2000;74(1):5-13. doi:10.1016/s1389-0352(99)00004-5
  2. Eldjarn GH, Ferkingstad E, Lund SH, et al. Large-scale plasma proteomics comparisons through genetics and disease associations. Nature. 2023;622(7982):348-358. doi:10.1038/ s41586-023-06563-x
  3. Rooney MR, Chen J, Ballantyne CM, et al. Plasma proteomic comparisons change as coverage expands for SomaLogic and Olink. Preprint. medRxiv. 2024;2024.07.11.24310161. doi:10.1101/2024.07.11.24310161
  4. Gold L, Ayers D, Bertino J, et al. Aptamer-based multiplexed proteomic technology for biomarker discovery. PLoS One. 2010;5(12):e15004. doi:10.1371/journal.pone.0015004