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弊社は、人工遺伝子合成サービスにおいて業界をリードする企業として、遺伝子発現系に革新をもたらす継続的開発研究に専念し最新技術を取り込んできました。OptimumGene 遺伝子デザインシステムは、Particle Swarm Optimization(PSO)技術による独自の遺伝子発現最適化技術で、既存の遺伝子を変えることにより発現系の遺伝子発現レベルを最大化することが可能です。

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タンパク質産生量を増加させるコドン最適化
現在進めている研究にコドン最適化を活用するための参考にご利用ください。

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OptimumGeneを使用する理由

通常、遺伝子発現の最適化はコドン表だけに依存しています。しかし、OptimumGene PSOアルゴリズムでは、コドンの適応性、mRNA構造、転写／翻訳を調節するシスエレメントなど、タンパク質産生の各段階で重要な様々な要素を検討します。このためOptimumGeneプラットフォームでは、どのような宿主細胞でもタンパク質産生を最大化する理想的な遺伝子シークエンスが得られます。

OptimumGeneコドン最適化技術の利点

• タンパク質産生量の大幅な増加：OptimumGene コドン最適化プラットフォームは、Particle Swarm Optimization(PSO)技術を使用することにより、最適化プロセスにおいて多くの変数の同時処理を可能にしています。
• 困難なシークエンスの結果を改善：弊社のアルゴリズムにより、反復配列や極めて長い配列など、シークエンスにおける多数のパラメータを最適化してタンパク質産生量を増加させます。
• あらゆる宿主細胞での発現を最適化するコドン表の包括的使用：弊社で独自に構築した豊富な種類のコドン表を用い、基礎研究や産業応用に使用される様々な宿主細胞に対応するコドンの最適化が可能です。コドン表には、例えば開発段階で一般的に使用されるPichia（ピキア酵母）やSf9昆虫細胞など、多くの生物種特異的なものがあります。
• DNAワクチン設計：ワクチン遺伝子の発現や免疫原性の調節などに有用なソリューションを提供します。
• 特注対応：極めて困難なプロジェクトの特殊なニーズに対しても、テーラーメードによる最適化が可能です。

OptimumGeneによるコドン最適化の成功実績

弊社にはcodon optimizationおよびgene synthesisにおいて長年の経験と実績があり、OptimumGene により、主要な発現系で50,000を超える遺伝子のシークエンスを最適化してきました。多くの製薬大手企業において弊社のサービスをご利用頂いています。

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• 図1．主要な発現系で50,000を超える遺伝子のシークエンスを最適化

Customer Testimonial

"I think GenScript provides absolutely excellent products in a timely fashion. I have primarily used genscript to order codon optimized artificial genes. Ordering artificial genes on their website or via Email makes this especially facile because I can simply inquire about a gene, get a quote and then get a PO#. The whole process is fast and the turnaround time for obtaining the finished product is usually less than a month. I also think their technical support are wonderful people, they have been most helpful in facilitating the process. I am so impressed with them that I have recommended them to several of my colleagues."

― Professor Maria Schumacher, Duke University

アルゴリズム

Codon Usageはタンパク質産生に影響するDNAシークエンスの特徴の1つに過ぎない

パラメータの最適化

OptimumGeneアルゴリズムはタンパク質の翻訳、転写、折りたたみに重要な様々なパラメータを最適化：

転写効果：

GC含量 CpGジヌクレオチド含量 隠れたスプライシング部位 ネガティブCpGアイランド

SDシークエンス TATAボックス 転写終結シグナル

翻訳効率：

コドン使用頻度バイアス GC含量 mRNA二次構造 PrematureポリAサイト

RNA不安定化モチーフ(ARE) mRNAの安定したフリーエネルギー Internal Chi sitesとリボソーム結合部位

タンパク質のリフォールディング：

コドン使用頻度バイアス コドンとアンチコドンとの相互作用（コドン対形成）

コドンコンテクスト RNA二次構造

セレクションボリューム

OptimumGeneでは1回の処理で10,000種類のシークエンス最適候補が得られ、複雑な分類マトリックスにより各々の条件に最適なシークエンスが選択されます。

ケーススタディー

ケーススタディー

• 様々なパラメータの最適化によりタンパク質産生量の増加を実証
  
  
  

  図1．OptimumGeneで最適化された遺伝子により遺伝子の発現量（8/10遺伝子）および溶解度（6/10遺伝子）が増加。

  Reference: Burgess-Brown NA, Sharma S, Sobott F, Loenarz C, Oppermann U, Gileadi O. Codon optimization can improve expression of human genes in Escherichia coli: A multi-gene study. Protein Expr Purif. May 2008; 59(1): 94-102

• E.coliにおいてドラッグターゲットタンパク質の発現が顕著に増加

  以下の図は、E.coliにおける2遺伝子の発現で得られたドラッグターゲットタンパク質の産生量について、OptimumGene技術による増量効果を示す。

  

  図2． OptimumGeneコドン最適化により、protein αの産生量が天然の非最適化遺伝子と比較し10倍に増量された。この結果は他社の最適化法の3倍量を示した。

  

  図3．OptimumGeneのコドン最適化により、protein βの産生量が天然の非最適化遺伝子と比較し20倍に増量された。この結果は他社の最適化法の13倍量を示した。

弊社は、お客様から得た遺伝子シークエンス情報や物質などを用いて実施したOptimumGeneによるコドン最適化やgene synthesis servicesにおいて、得られた成果や技術に関する知的財産について、その権利を主張することはありません。また、その情報を第3者に開示することもありません。秘密情報については、プロジェクトの運営上必要と判断された場合に限り、担当責任者に対してのみ共有されます。必要に応じて、遺伝子の最適化や合成に関する全ての知的財産権がお客様に帰属することを確認するために、秘密保持契約を締結します。

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