オリゴヌクレオチド合成は、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）、遺伝子編集、DNA シーケンシング、治療薬・薬剤送達など、多くの分子生物学的応用の基盤となっています。過去35年間の診断検査、バイオテクノロジー、薬学における科学的進歩は、オリゴヌクレオチド合成の進歩によって支えられてきた部分があります。ここでは、ホスホルアミダイト化学を利用したオリゴヌクレオチド合成について深く掘り下げ、自社生産（In-house production）と外注生産(Outsourced production)の利点と限界について考察してみます。
オリゴヌクレオチドはどのように合成されるのですか？
今日、商業的なメーカーは、35 年以上前に導入されたホスホロアミダイト化学法を用いてオリゴヌクレオチドを作成しています。1 そのホスホロアミダイト化学法の単純な 4 ステップサイクルはシンプルで効率的であり、現代の自動オリゴヌクレオチド合成装置の基礎になっています。
オリゴヌクレオチドの合成は、ヌクレオシドホスホロアミダイトに保護基があるため、合成中の不要な副反応を防ぐことが可能です。保護されたDNAヌクレオシドホスホルアミダイトは、benzoyl-dA、benzoyl-dC、iso-butyryl-dG、dT（塩基保護を必要としない）の4つが古典的なものがあります。Acetyl-dCも広く使用されています。さらに、UltraMILDモノマー、phenoxyacetyl (Pac)-dA、iso-propylphenoxyacetyl (iPr-Pac)-dGは、敏感なラベルやタグがオリゴヌクレオチドに組み込まれる際に代替保護基を使用するヌクレオシドホスホロアミダイトです。
図1. ホスホロアミダイト化学を用いたオリゴヌクレオチド合成サイクル
オリゴヌクレオチドの合成は、ヌクレオシドホスホロアミダイトに保護基があるため、合成中の不要な副反応を防ぐことが可能です。保護されたDNAヌクレオシドホスホルアミダイトは、benzoyl-dA、benzoyl-dC、iso-butyryl-dG、dT（塩基保護を必要としない）の4つが古典的なものがあります。Acetyl-dCも広く使用されています。さらに、UltraMILDモノマー、phenoxyacetyl (Pac)-dA、iso-propylphenoxyacetyl (iPr-Pac)-dGは、敏感なラベルやタグがオリゴヌクレオチドに組み込まれる際に代替保護基を使用するヌクレオシドホスホルアミダイトです。
生産に関する考慮点：自社生産か外注生産か？
オリゴヌクレオチドを自社生産するか、商業的なメーカーに作業を委託するかを決定するには、プロジェクトの目的、利用可能なリソース、経済性などを徹底的に分析する必要があります。オリゴの自社生産と外注のどちらにも利点と限界があり、最も適切な選択が必ずしも明らかでない場合があります。
大規模な製品が必要な場合、自社でのオリゴ生産は経済的な選択肢となりえます。適切な設備、専門知識、プロトコルがあれば、オンサイトの製造施設での生産規模を拡大することは比較的簡単です。さらに、自社内でオペレーションを行うことで、より柔軟で統制のとれたオペレーションが可能になります。
また、厳格な品質基準が要求される場合や、社内のリソースで生産能力に限界がある場合は、オリゴの生産を外部に委託することが最適な選択肢となる場合があります。ほとんどの研究者や多くの治療法/診断法の開発者は、このような理由から社内に能力を構築するのではなく、オリゴヌクレオチド製造業務の外部委託を希望する場合があります。一部の大手製薬会社は、独自の製造能力を有しているにもかかわらず、臨床段階のオリゴヌクレオチド製造業務の半分以上を外部に委託しています2。
当社は、お客様が自社生産を選択される場合も、当社に製造を委託される場合も、製品およびカスタマイズオプションの包括的なポートフォリオでお客様をサポートします。当社の技術専門家は、お客様のプロジェクトのニーズに対して、社内でのオリゴ生産が実行可能で経済的なオプションであるかどうかを判断するためのガイダンスを提供します。
Biosearch Technologies社は、オリゴの製造業者であると同時にその部品のサプライヤーとして、外部のオリゴ製造業者をサポートするシステムおよびサービスと、当社のオリゴ設計および製造をサポートするシステムおよびチームとを厳格に分離しています。ご質問等ございましたら、弊社テクニカルサービスまでご連絡ください。
オリゴヌクレオチド製造の自社生産（内製化）を成功に導く
ご存知のように、オリゴヌクレオチドの合成サイクルには、最終製品の品質と収率に影響を与える多くの決定ポイントがあります。ここでは、オリゴヌクレオチドの自社生産のための強固な基盤を確立するために、いくつかの推奨事項を紹介します。
合成サイクルを見直し、各ステップの製品オプションを比較する
最終的なオリゴヌクレオチド製品の品質と収率を最適化するために、各ステップを慎重に検討し、特定のアプリケーションの目的に基づいて適切なプロトコルと製品を使用する必要があります。
協力的な製造パートナーを選ぶ
オリゴの社内生産をサポートするメーカーを選ぶことは、非常に重要です。内製化を検討し始めたばかりのお客様にも、現在のオペレーションを拡大中のお客様にも、当社の技術チームがお客様のご要望にお応えし、カスタマイズされたご提案をさせていただきます。
適切なリソースを確保する
自社生産に踏み切る前に、自社のリソースと製造能力を把握することが重要です。高品質の製品を生産するためのスペース、設備、時間、専門知識はありますか？もしそうでなければ、内製化をサポートするためのリソースを確保することは可能でしょうか？
高品質な試薬を確保する
前述したように、高品質のオリゴヌクレオチドは、アプリケーションの成果を上げるために不可欠です。高品質の最終製品を得るためには、一貫した信頼性の高い結果をもたらす高品質の試薬から始めることが重要です。
私たちは、製造のすべての段階で、製造プロセス全体を繰り返し制御およびチェックします。また、品質マネジメントシステムはISO9001を取得し、厳しい生産基準に対応しています。
第2回目のブログでは、オリゴヌクレオチド合成のベストプラクティスを深く掘り下げます。オリゴヌクレオチドを内製することには利点がありますが、オペレーションを成功させるためには、徹底的な分析と綿密な計画が必要です。お客様のニーズと適切な合成スケール、スループット設定をマッチングさせることができるスペシャリストをご紹介いたしますので、ぜひお問い合わせください。
ほぼすべてのオリゴヌクレオチド合成アプリケーションにエンドツーエンドのサポートを提供する包括的な製品ポートフォリオの詳細をご覧ください。
参考文献
- McBride LJ and Caruthers MH. An investigation of several deoxynucleoside phosphoramidites useful for synthesising deoxyoligonucleotides. Tetrahedron Lett 24, 245-248. 1983.
- Businesswire. Global Oligonucleotide Synthesis, Modification and Purification Services Market - Manufacturers Offering Oligonucleotide Chemistries and Components for Delivery of COVID-19 Detection Kits At Scale. Published 2020. Accessed August 14, 2021. https://www.businesswire.com/news/home/20200602005393/en/Global-Oligonucleotide-Synthesis-Modification-and-Purification-Services-Market---Manufacturers-Offering-Oligonucleotide-Chemistries-and-Components-for-Delivery-of-COVID-19-Detection-Kits-At-Scale---ResearchAndMarkets.com
