COVID-19タイムライン
診断薬、ワクチン、治療用抗体開発

COVID-19に対する潜在的治療法を開発するために、SARS-CoV-2ウイルスの理解に世界的な研究努力が注がれている。COVID-19の主要な発見の科学的タイムラインをご覧ください。このインフォグラフィックは、診断、ワクチン、治療用抗体における歴史的な開発に焦点を当てています。診断、治療、予防の課題に対するワークフロー・ソリューションを共有し、COVID-19の研究と市場投入までの時間を短縮するための主要システムを提供します。

1. 診断薬の開発 最初のCOVID PCR検査の商品化

COVID-19の原因ウイルスであり、現代史上最悪のパンデミックとなったSARS-CoV-2ウイルスは、2019年後半に初めて分離症例で確認された。ウイルスの遺伝子シーケンスは2020年初めに入手され、その後世界中の研究室と共有された。ウイルスの分子基盤を理解し、効果的な治療法やワクチンを開発するための競争が始まっていた。

• 2020年1月-SARS-CoV-2が研究目的で初めて研究室で培養された。これは診断検査やワクチン開発のための重要な初期段階であった。
• 2020年2月-3月：PCR、ELISA、その他の技術に基づく数多くの遺伝子検査が、ウイルス感染陽性例の判定や感染拡大対策という課題に対応するために生まれた。
• 2020年4月-18の臨床検査（LDT）がFDAから緊急使用承認（EUA）を取得。
• 2020年9月-200以上の分子検査、50以上の抗体検査、複数の抗原に基づく検査を含むEUA診断検査の数が250を超える。分子検査や抗原検査によるウイルスの早期検出から、宿主抗体検出による免疫応答測定まで、ウイルス感染のライフサイクルを網羅。

ELISAを用いた診断薬開発のプロセス

診断薬の開発プロセスには、ウイルスを示すバイオマーカーを同定するための複数のステップが含まれます。これには、RT-PCR の場合は遺伝的シグネチャー、抗原ベースの検出の場合はウイルス抗原が含まれます。ウイルス抗原と宿主抗体の検出は、酵素結合イムノアッセイ（ELISA）やその他の定量的アプローチによって行うことができます。検査やアッセイが最終的に開発される主要な標的を理解するためには、早期の特性解析が最も重要である。

SpectraMax ABSおよびABS Plus吸光マイクロプレートリーダーは、ELISA、微生物増殖、タンパク質定量などの幅広いアッセイに対応する柔軟性、感度、利便性を備えています。

SpectraMax® iD3またはiD5マルチモードマイクロプレートリーダーは、吸光度、蛍光、発光を測定します。さらに、iD5 リーダーは、TRF および FP を測定し、TR-FRET、HTRF®、BRET、インジェクター付きデュアルルシフェラーゼレポーターアッセイ、ウェスタンブロット検出に拡張できます。

SpectraMax® i3x マルチモードマイクロプレートリーダーは、吸光度、蛍光、発光を測定し、ウェスタンブロット、セルイメージング、インジェクターによる高速カイネティクス、さらに追加検出モードなどのアップグレードが可能です。

AquaMax®マイクロプレートウォッシャーは、96ウェルおよび384ウェルのマイクロプレート用に設定可能な、完全に自己完結型のシステムです。

2. ワクチン開発： COVIDワクチン開発への世界的努力

もう一つの面では、SARS-CoV-2の感染と蔓延を防ぐワクチンの開発において、大規模なキャンペーンが展開されていた。何年にもわたる前臨床試験をもとに、複数の企業がウイルスの遺伝子シーケンスを利用して、mRNAベースの新規ワクチンを開発した。ウイルスベクター送達システムに基づくものや、死滅または弱毒化したウイルス粒子を送達する従来型のものなど、他のワクチン開発ルートも検討されていた。最も効果的な予防戦略を解明するには、多方面からのアプローチが鍵となる。

• 2020年4月 Moderna社とPfizer社がmRNAワクチン候補の前臨床研究開発を完了。ジョンソン・エンド・ジョンソンとアストラ・ゼネカは、その後数週間でワクチン候補の臨床試験を開始した。これらの努力はワクチン開発の波の先駆けであり、80以上のワクチン候補が開発中で、少なくとも5つがこの時期に第1相臨床試験に入った。
• 2020年4月-モデナのワクチン候補が第2次投与に移行し、マイルストーンに到達。
• 2020年5月 モデナが第Ⅱ相臨床試験への移行許可をFDAから取得
• 2020年6月 開発中のワクチン数が130種類を超え、16種類が臨床試験中。
• 2020年7月 Modernaの第3相臨床試験が開始。
• 2020年12月-モデナワクチンがFDAから緊急使用許可を取得し、ファイザー・バイオンテックワクチンとジョンソン・エンド・ジョンソンワクチンのEUA承認が相次ぐ。
• 2021年5月 - COVID-19ワクチン接種10億回という大きなマイルストーンを達成。この驚異的な偉業は、ワクチン展開からわずか4カ月、ヒトでのワクチン臨床試験開始からわずか1年余りで達成された。

ワクチン開発のための抗原・免疫原発見のソリューション

ワクチン開発は、ウイルスDNA、抗原、および宿主免疫系による免疫原性応答の初期理解にかかっています。ワクチン研究においては、ウイルススクリーニングに免疫原アッセイが使用され、その後、免疫原性遺伝子およびタンパク質の広範な特性解析が行われます。そして、これらの遺伝子はエンジニアリングされ、最適化されることで、下流のワクチン開発が促進される。このプロセスにおける重要なステップには、スクリーニングや陽性細胞クローンの同定のためのツールの使用が含まれる。

このビデオでは、バイオファーマ・プラットフォーム・マネージャーの Justin Dranschack が、組み換えタンパク質を免疫原とするワクチン開発のワークフロー・ソリューションについて説明し、研究を支援するシステムを紹介します。

QPix® 400シリーズ 微生物コロニーピッカーは、DNAアセンブリー、抗体探索、タンパク質工学などの合成生物学ワークフローを完全に自動化することができます。さまざまなデータ追跡ツールやアッセイツールを備えたQPixソフトウェアは、複雑で反復的なプロセスの制御と管理を合理化します。

CloneSelect™ Single-Cell Printer™ (SCP)は、特許取得済みのマイクロ流体ベース技術とリアルタイムの画像解析を利用した完全自動化システムで、単一細胞をソートして標準的なマイクロプレートに注入すると同時に、画像記録により単クローン性を保証します。

SpectraMax® i3x マルチモードマイクロプレートリーダーは、吸光度、蛍光、発光を測定し、ウェスタンブロット、細胞イメージング、インジェクターによる高速カイネティックを含むアップグレードが可能です。

ImageXpressハイコンテントイメージングシステムは、ハイコンテントスクリーニングと分析のためのエンドツーエンドソリューションを提供します。幅広いアプリケーション、スループットの向上、合理化されたワークフローをサポートします。

3. 抗体探索： 治療用抗体の開発と規模拡大の競争

ワクチン開発はウイルス感染と蔓延の予防を目的としているが、病気を治療するための治療薬の登場も同様に重要である。治療用モノクローナル抗体の開発は、免疫システムを強化し、COVID-19に苦しむ患者を支援する上で重要な役割を果たしている。このプロセスは、抗体の同定と特性解析、タンパク質工学、陽性ハイブリドーマ細胞株の選択と増殖に依存している。

• 2020年4月-COVID-19の治療薬として開発中の薬剤は150種類を超え、その多くは他のウイルス感染症で既に承認されており、ヒトへの使用が安全であることが示されていた。この時点で、世界保健機関（WHO）によると、COVID-19に対する治療法の臨床研究が1,000件以上進行中で、その多くが抗体治療薬であった。
• 2020年5月 SABバイオ医薬品が開発した新規完全ヒト型ポリクローナル抗体治療薬SAB-185の第Ⅱ相及び第Ⅲ相臨床試験を開始。
• 2020年7月-リジェネロン社が、ウイルスのスパイク（S）タンパク質の受容体結合ドメインに非競合的に結合する2つの抗体を封じ込めた完全ヒト化抗体カクテルREGN-COV2の第Ⅲ相臨床試験を開始。この配列は、変異ウイルスが治療を回避する能力を低下させ、ヒト集団で進化したスパイク変異体から保護する。
• 2020年9月-REGN-COV2抗体カクテルの第III相試験で、入院していないCOVID-19患者のウイルス量を減少させ、全身状態を改善することが示される。
• 2020年12月-FDAがCOVID-19抗体治療薬に対する初の緊急使用許可を発行。Bamlanivimab（イーライリリー社製）は、COVID-19から回復した患者（回復期患者）から分離した抗体をベースにエンジニアリングした抗体である。
• 2021年5月 - 新規抗体SotrovimabのFDA EUA承認により、各社はSARS-CoV-2を中和する免疫系を持つユニークな個人から採取した抗体をモデルとした次世代抗体の設計を開始。

ハイブリドーマの作製と大規模抗体ライブラリーのスクリーニング

ハイブリドーマ技術は、抗体産生B細胞とハイブリドーマ細胞と呼ばれる不死化骨髄腫細胞株との融合から作製されるハイブリッド細胞株で抗体を大量生産する方法である。すべてのB細胞はユニークな抗体を産生するため、ハイブリドーマの単一細胞クローニングは、ユニークなモノクローナル抗体の多様なライブラリーを大規模に作製するために使用することができ、病気の予防、診断、治療に頻繁に使用される。

以下のビデオでは、ハイブリドーマのワークフローに関する当社のソリューションを紹介し、研究を支援するシステムを紹介しています。

モレキュラー・デバイセズのバイオファーマ・ソリューション・マネージャーであるジャスティン・ドランシャックが、ハイブリドーマ mAbs のワークフローについて説明し、製品化までの時間を短縮する自動化システムについて紹介します。

CloneSelect® イメージャーは、白色光イメージングと、モノクローナリティの検証にさらなる信頼性を追加するオプションの蛍光による細胞の自動分析により、規制当局が求める単一細胞の検証に対応することができます。このシステムはまた、コンフルエンスとモノクローナリティを同時に調べることもできます。

ClonePix® 2 哺乳類細胞コロニーピッカーは、抗体探索や細胞株開発で使用される価値の高いクローンをセレクションするための全自動システムです。オプションのモノクローナリティ保証機能付きで、細胞開発株のワークフローをシングルインストゥルメンテーションに凝縮できます。

SpectraMax® iD3またはiD5マルチモードマイクロプレートリーダーは、吸光度、蛍光、発光を測定します。さらに、iD5 リーダーは、TRF および FP を測定し、TR-FRET、HTRF®、BRET、インジェクター付きデュアルルシフェラーゼレポーターアッセイ、ウェスタンブロット検出に拡張できます。

ImageXpressハイコンテントイメージングシステムは、ハイコンテントスクリーニングと解析のためのエンドツーエンドソリューションを提供します。すべてのシステムは、幅広いアプリケーション、スループットの向上、合理化されたワークフローをサポートします。

4. COVID-19研究を加速する方法

ワクチン開発のワークフローは、選択するプラットフォーム（不活化ウイルスとDNAワクチンなど）によって異なり、それぞれに利点がある。感染因子に対する成功の可能性を高めるため、CEPI、Coalition for Epidemic Preparedness Innovations、その他多くの組織がパンデミック時の多様なアプローチを推進している。

抗原・免疫原、抗体探索から安定細胞株開発まで、ウイルス関連の様々なワークフローを作成しました。上記は組換えタンパク質を免疫原とするワクチン開発の一般的なワークフローで、研究を加速する自動インストゥルメンテーションを参照しています。

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