核酸分析

核酸解析(ゲノミクス)は、DNAやRNAを単離・特性解析し、ジェノタイピング(遺伝子型解析)、遺伝子発現解析、エピジェネティクス解析、マイクロバイオーム研究、感染症の検出、がんゲノミクス、個別化医療など、さまざまなアプリケーションに活用することを目的としています。核酸解析の基本となる実験手法には、核酸抽出およびクリーンアップ、DNA/RNAの定量、PCR・リアルタイムPCR・デジタルPCR、分子クローニング、シーケンシングおよび次世代シーケンシング(NGS)などが含まれます。これらの手法は、核酸を用いた正確かつ高感度な解析の基盤を支えています。

核酸分析とは

DNAおよびRNAの精製、定量、増幅は、さまざまなアプリケーションの多くの実験手順で使用される一般的な方法です。培養細胞、動物または植物組織、バクテリア、体液、およびその他の種類のサンプルからの高品質の核酸の抽出は、ほとんどのゲノム解析実験における重要な最初のステップです。抽出されたDNAの品質が低い場合、すべてのダウンストリームステップが損なわれる可能性があります。

核酸の抽出および精製では一般的に、細胞の溶解(ライシス)、夾雑物の除去(クリアリング)、核酸の結合、洗浄、そして精製されたDNAまたはRNAの溶出、という一連の操作を経てサンプルが処理されます。抽出された核酸の純度と収量は、PCRやシーケンシングなどの下流アプリケーションの性能に大きく影響する重要な要素です。

核酸精製法には、幅広いサンプルに対応したDNAまたはRNAの抽出を目的とするものと、特定のサンプルタイプに特化したものがあります。多くのDNA抽出キットは、サンプルに応じてプロトコルをわずかに調整することで、さまざまな種類のサンプルに対応可能です。一方、分解されたDNAを含むサンプルや、標的核酸の濃度が低いサンプルなど、より困難なサンプルに対しては、専用の精製キットが必要になることもあります。代表的な難処理サンプルには、ホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)組織、血漿や血清中の循環セルフリーDNA(cfDNA)、法医学試料、またはサンプル量が非常に限られたものなどがあります。

核酸が精製された後、ほとんどの下流アッセイでは、DNAまたはRNAの定量が必要です。核酸の定量法には、蛍光DNA/RNA結合色素を用いた測定、260nmにおける吸光度の測定、qPCRによる定量、といった方法があります。また、260/230nmや260/280nmの比率を評価することで核酸の純度を判断し、下流アッセイに進むべきかを決定することも重要です。

リアルタイム定量PCR(qPCR)は、遺伝子発現の検出・定量や特定のDNA配列(変異を含む)の検出に使用される、標準的な核酸解析ツールです。また、エンドポイントPCRやRT-PCRは、特定のDNA配列の検出・増幅に使用され、シーケンシングなどの後続解析に役立ちます。

制限酵素処理、サブクローニング、PCRクローニング、バクテリア形質転換などのクローニング手法は、現在でも分子生物学の研究室で広く使われており、核酸の遺伝的操作を行うための基本的なツールとして重要です。

以下のリソースでは、核酸解析手法に関する詳細な情報と、各アプリケーションに対応する製品をご紹介しています。