最適なマイクロプレートリーダーを見つけるには？
SPECTROstar Nano
キュベットポート付 吸光度プレートリーダー
マイクロプレートリーダーの基本情報
マイクロプレートリーダーとは？
マイクロプレートリーダーは、マイクロプレートのウェル内における化学的・生物学的・物理的な反応や特性、分析物を測定する実験機器です。マイクロプレートは小さなウェルで構成されており、それぞれの中で個別に反応が行われます。マイクロプレートウェル内での各種反応によって分析対象物の存在や生化学的プロセスの進行が光シグナルに変換されます。マイクロプレートリーダーはこれらのシグナルを検出し、目的のパラメーターを定量します。
ライフサイエンスや製薬業界の研究者は、時間を節約できる製品や機器を使用することで、日常的なラボのプロセスや効率を改善しようとしています。マイクロプレートリーダーは、最大3456サンプルを数分あるいは数秒で処理できます。プレートリーダーを用いれば、操作時間の短縮と試薬コストの削減が可能になり、研究者はより多くの時間をデータ解析と実用的な考察などに充てることができます。
マイクロプレートリーダーの用途は？
マイクロプレートリーダーは、マイクロプレート内で起こる複数の生物学的または化学的アッセイの定量化に使用されています。今日では、多くの試薬キットが入手可能であるため、様々な分野また様々な用途でマイクロプレートリーダーを利用できます。生物学・細胞学・生化学・薬学研究・創薬など、学術的・工業的な研究用途にとどまらず、環境研究・食品・化粧品産業などでも使用されています。
マイクロプレートリーダーの動作原理
マイクロプレートリーダーは、マイクロプレートに分注された試料から生じる光シグナルを検出します。これらの試料の光学的特性は、生物学的・化学的・生化学的または物理的反応の結果として生じるものです。分析に使用されるシグナルは手法により異なります。吸光度・蛍光・発光は最も一般的で、世界中の研究室で最も頻繁に使用されている検出モードです。さらに、蛍光偏光・時間分解蛍光・AlphaScreen®などの高度なモードもマイクロプレートリーダーで利用できます。
マイクロプレートを用いた測定では、試料で生成された光シグナル、試料で変換された光シグナル、試料を透過した光シグナルを検出します。これらのシグナルは検出器（光電子増倍管：PMT）によって測定されます。光電子増倍管は光子を電気に変換し、その出力値は定量化などに使用されます。
反応による光学シグナルの変化の性質または検出モードによっては、試料を特定の波長の光で励起する必要があります。当社のリーダーでは広帯域キセノンフラッシュランプによって試料を励起します。ランプによって生成された光は、特定の励起フィルターまたはモノクロメーターによって波長が選択され、特定の波長だけが試料を励起します。また、感度や特異性を高めるために、発光側／検出側にもフィルターやモノクロメーターが使用されます。これらは通常、マイクロプレートと検出器の間に設置されています。
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どのアッセイを行いたいのか？
プレートリーダーを導入しようとする場合、測定すべきアプリケーションはすでに特定されていることが一般的です。しかし、研究室に適した将来性のあるリーダーを見つけるために、この問いにより注意を払う必要があります。例えば、核酸やタンパク質などの生体分子や、細胞の生存率を定量するための基本的なアッセイを実行する場合、異なる原理・検出モード・感度に基づいた複数のソリューションが選択可能です。そのため、プレートリーダーで使用したいキットや試薬の正確な名称と供給元を、事前に把握しておくことが重要です。一方で、特定の生物学的疑問に答えるための検査方法は何千種類も存在します。通常は煩雑な検査で解決している問題でも、マイクロプレートを使うことでより簡単に解決できるかもしれません。したがって、日々の研究室での作業を見直し、同僚がどのようにマイクロプレートリーダーを使用しているか情報を収集することは、プレートリーダーを購入する前の基本的なステップとなります。また、ホームページの「研究分野」では、BMGマイクロプレートリーダーがどのように研究を簡素化できるかについてのアプリケーション例を紹介しています。
どの測定モードが必要か？
同じ生物学的な答えを得られるとしても、アッセイによって検出方法が異なります。すでに市販のキットを購入している場合は、操作マニュアルで必要な検出モードを確認できます。それ以外の場合は、マイクロプレートリーダーで利用可能な検出モードと、それらがどのような用途に使用されるかについて、以下で説明します。
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吸光度測定
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蛍光測定（FRET含む）
蛍光とは、励起光によって得られたエネルギーが、運動エネルギーや熱エネルギーに次いで変換される発光光です。発光光は入力光よりもエネルギーが低いため、発光は常に長波長となります。エネルギーの取り込み、エネルギー変換、発光のプロセスは高速で、ナノ秒の時間枠で起こります。したがって、プレートリーダーでの蛍光強度の検出は、特定の波長の光で励起し、ほぼ同時に長波長側の発光光を検出する、という流れで行われます。波長の選択はフィルターやモノクロメーターによって行われます。蛍光強度は蛍光体の濃度に比例するため、蛍光（または蛍光標識）分子の定量に使用されます。その他の蛍光測定では、対象の分子と相互作用した際の蛍光発光のシフトや蛍光の増加を利用して、特定の分子を検出します。蛍光プレートリーダーで検出される代表的な蛍光アプリケーションは以下の通りです：
細胞生存性アッセイ Resazurin assay, Calcein-AM 凝集反応 Thioflavin T (RT-QuIC) 酵素活性 4-methylumbelliferone (4-MU), NADH-based assays, 7-Amino-4-Methylcoumarin (AMC) 活性酸素 H2DCFDA assay, DCF assay 核酸定量 Qubit assays, Quant-iT assays (e.g. PicoGreen) -
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発光測定（BRET含む）
励起光の照射なしに発光することをルミネッセンスと呼びます。ライフサイエンスにおける発光の生成は、化学反応の結果として起こる自発的なものと、酵素による触媒作用を必要とするものとがあります。自発的な発光反応では、光を発生させるために基質と補因子が存在する必要があります。酵素依存的な発光反応では、機能的な酵素が不可欠です。この酵素をルシフェラーゼと呼びます。発光アッセイの発光をプレートリーダーで検出するには専用の検出器が必要です。通常、ウェルから発せられた光はすべてレンズで束ねられ、検出器へ導かれます。つまり、フィルターや励起光源を必要としません。デュアルエミッションアッセイの場合は波長選択が必要となり、フィルターやモノクロメーターによって行われます。原理的に非常に高感度な発光モードは、以下のような研究に利用されています：
細胞生存性アッセイ CellTiterGlo レポーターアッセイ Dual luciferase reporter assay レセプター＝リガンドアッセイ BRET-based assays -
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蛍光偏光測定
蛍光を用いたもう1つの検出モードとして、偏光で蛍光分子を励起するものがあります。偏光フィルターを介した励起光面に対して平行面および垂直面の蛍光を測定することで、蛍光の偏光度変化を判断できます。蛍光の偏光度変化は、分子量の違いによって生じます。小さく軽い分子は素早く動き、蛍光発光を脱偏光しますが、大きな分子はゆっくりと動き、蛍光偏光を保持します。この原理により、以下のような研究が可能です：
競合結合アッセイ 酵素活性に基づくヌクレオチド検出 Transcreener assays -
![Icon alphascreen]()
AlphaScreen
AlphaScreen (Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay) テクノロジーは、赤色光（680 nm）で励起されると一重項酸素を放出するビーズを使用します。一重項酸素分子は200nmまでのチオキシンと化学発光反応を起こします。さらなるエネルギー転移により、520～620nmの広い波長の発光シグナルや615nmの発光シグナルが得られます。ドナービーズ（一重項酸素を放出）とアクセプタービーズが十分に近接すると、エネルギー転移で起きた発光シグナルをリーダーで検出できます。これらのビーズは通常、ターゲットに特異的に結合する抗体や、互いに相互作用する分子に結合するものを使用します。プレートリーダーでのAlphaScreen検出には、680 nmでの励起と、励起に比べ時間的に遅れて発光するシグナルの検出が必要です。AlphaScreen はしばしば、以下のようなハイスループットアッセイに使用されます：
タンパク質・サイトカイン定量 AlphaLISA assays タンパク質のリン酸化 Alpha SureFire assays タンパク質相互作用 AlphaScreen assayss -
![Icon nephelometry]()
ネフェロメトリー（濁度）
ネフェロメトリーとは、不溶性の浮遊粒子の存在によって生じる溶液の濁りの量を測定する技術です。固体粒子を含む溶液に光を照射すると、光は透過・吸収・散乱（粒子からの反射）します。試料中の不溶性粒子によって散乱された光の強度を直接定量化します。ネフェロメーターは、光源・光ビームに対して直角に配置された検出器およびその間に配置された光散乱コレクターを備えたリーダーです。この原理により、以下のような研究が可能です：
溶解度測定 微生物増殖 -
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時間分解蛍光測定
時間分解蛍光（TRF）は、試料を特定の波長で励起し、放出された蛍光を別の波長で検出する蛍光測定法です。従来の蛍光測定と比較すると、発光光がナノ秒ではなくミリ秒単位まで持続する点が特徴です。これは、ランタノイドという長寿命の蛍光特性を持つ希土類によって実現されました。励起光や通常の短寿命な蛍光が消失した後のシグナルを測定するため、バックグラウンドや自家蛍光の検出を回避できます。TRF測定は以下の用途に利用されています：
代謝測定 細胞外酸性化および酸素消費量測定のための可溶性プローブ 生体分子およびタンパク質の定量 イムノアッセイ、DELFIA -
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TR-FRET
時間分解蛍光によるFRET（TR-FRET）とは、時間分解蛍光（TRF）とフェルスター共鳴エネルギー移動（FRET）を組み合わせた検出技術です。TR-FRETは主に、結合現象の解析やハイスループットな薬物スクリーニングに利用されています。FRETは2つの蛍光体の間でエネルギーが移動することを意味します。このエネルギー移動は、ドナーとアクセプターの空間的な近接性およびドナーの発光スペクトルとアクセプターの励起スペクトルの重なりに依存します。TR-FRETキットには、HTRF・Lanthascreen・Transcreener・THUNDERなどがあり、以下のアプリケーションに採用されています：
結合反応 TR-FRET-based assays
BMG社のシングルモードプレートリーダー
これらのマイクロプレートリーダーは、1つの検出モード（吸光度・発光・蛍光）のみを測定します。使用目的が1つしかないことが明確な場合に最適です。一般的に長期間のカイネティックアッセイがこれに該当し、他の測定に使用できないため、検出モードは1つで十分です。研究の例としては、1 日以上かかる微生物増殖モニタリングや最大 7 日間かかるチオフラビン T 実験があります。シングルモードのリーダーは、すべてのアッセイを単一モードで実行できる場合、研究室のニーズを満たします。例えば、吸光度リーダーを使用すれば、酵素活性、DNAやタンパク質の定量、細胞の生存率、その他多くの測定が可能です。しかし他の検出モードを使用するアッセイと比較すると、感度や特異性が低いアッセイに制限される可能性があります。現在、1つの検出モードのみでアプリケーションを計画しているものの、将来どのようなニーズが発生するかわからない場合は、マルチモードにアップグレード可能なプレートリーダーをご検討ください。
LUMIstar Omega
発光測定専用マイクロプレートリーダー
SPECTROstar Omega
フルスペクトル吸光度測定専用マイクロプレートリーダー
NEPHELOstar Plus
光散乱と濁度測定のためのマイクロプレートリーダー
BMG社のマルチモードプレートリーダー
PHERAstar FSX
HTS用高感度プレートリーダー
CLARIOstar Plus
アッセイ開発用の最も柔軟なプレートリーダー
VANTAstar
簡略化されたワークフローを実現する柔軟性の高いマイクロプレートリーダー
Omega Series
アップグレード可能なシングル＆マルチモード・マイクロプレートリーダー
信頼され、支持されています：
6～96ウェルプレート
96ウェルプレートまではシグナルが検出しやすく、96ウェルでは比較的短時間で測定を行えます。ほとんどのマイクロプレートリーダーが96ウェルプレートに対応しています。カルシウムフラックスのような素早いカイネティクス測定や、バイオセンサーのような小さなシグナル変化を伴うアッセイを96ウェルプレートで行う場合には、高い感度と速度が要求されます。
Image ©Greiner Bio-One GmbH
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384ウェルプレート
384ウェルプレートを使用する場合、プレートリーダーの検出速度と感度が非常に重要になります。蛍光測定では、フォーカシングシステムを使用することで感度が向上します。384ウェルプレートの発光測定には、クロストークを回避できるプレートリーダーを推奨します。384ウェルプレートではウェル間の距離が近いため、隣接するウェルに光が当たりやすくなるためです。
Image ©Greiner Bio-One GmbH
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1536・3456ウェルプレート
これらのプレートフォーマットは非常に高密度であり、少量（< 10 µl）でしか使用できないため、測定には専用のマイクロプレートリーダーが必要です。微弱なシグナルを高速で測定するために、正確な位置決め制御と、高速かつ高感度な性能が求められます。
Image ©Greiner Bio-One GmbH
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LVis Plate
少量で吸光度を測定するためのマイクロプレートです。一般的に、核酸やタンパク質の濃度を測定する用途に使用されます。LVisプレートには16のスポットがあり、わずか2μLのサンプルで吸光度測定を実施できます。LVisプレートは紫外線領域で透明であり、すべてのBMG LABTECHマイクロプレートリーダーと互換性があります。
Atmospheric Control Unit
生細胞を用いたアッセイに
Evaluation Plate
バリデーション用
Filters
幅広い分野に対応するフィルターラインナップ
LVis Plate
微量サンプル対応
Microplate Stacker
プレート自動供給システム
THERMOstar
高精度インキュベーション
予算は？
マイクロプレートリーダーを購入する際には、予算が重要な要素となります。
マイクロプレートリーダーの価格は、搭載されている検出モードの数と技術的な仕様に比例します。価格帯は、フィルターを使用したシンプルなELISA用マイクロプレートリーダーで約30万円から、複数の検出モードと最高感度・高速測定を実現するハイエンドのマルチモードマイクロプレートリーダーでは2,000万円以上になる場合もあります。
現在のニーズだけでなく、将来のプレートリーダーの使用用途も考慮したうえで、慎重に選定することをお勧めします。
BMGプレートリーダーは、必要に応じて機能や検出モードを追加してアップグレードできる点が特長です。後でアップグレードする機会があれば、将来のアプリケーションのためにマイクロプレートリーダーを追加購入する必要はありません。これにより、費用とラボの有効スペースを節約できるだけなく、新しいプレートリーダーやブランドに慣れるための時間も節約できます。
マイクロプレートリーダー自体にかかる費用以外に、サービス、サポート、ソフトウェアアップデート、ライセンス、バンドル試薬パッケージの費用など、隠れた追加費用が発生する可能性があることにご注意ください。
また通常、フィルター式のリーダーはモノクロメーター式のものよりも安価ですが、波長ごとに異なるフィルターを購入する必要があります。これらのコストも考慮に入れてください。
BMG LABTECH社のリーダーを選ぶ理由は？
BMG LABTECH社はマイクロプレートリーダーの製造に特化し、30年以上にわたるマイクロプレートリーダー技術に関する専門知識を有しています。この知識は、当社の機器が提供する実験結果に反映されており、機種選定における重要な要素となります。BMG LABTECHリーダーのユーザーは、感度・スピード・柔軟性において最高の結果が得られると信頼しています。さらに、当社のプレートリーダーは、長年にわたって最適なパフォーマンスを提供できるよう開発されています。当社の機器はドイツで開発・製造・テストされており、非常に堅牢で信頼性の高い設計となっています。
科学的なプラットフォームである「Select Science」において、5.0点満点中4.7点という高い評価を得ていることも確かな品質の証です。ぜひ、当社のマイクロプレートリーダーに対するユーザーの声もご覧ください。
必要なものだけを購入できる
各測定モードはモジュール化されているため、当社のマイクロプレートリーダーはすべて、異なる検出モードをオプション選択することができ、多様なアプリケーションに対応します。また、いつでも機能のアップグレードが可能です。つまり、最初に使用しないであろうオプションを選択する必要はなく、必要になったタイミングで追加することができます。
万全のサービスとサポート
私たちは、お客様に最高のサービスを提供できるよう努めています。すべての販売エリアの担当者は、高度な訓練を受けた技術スペシャリストであり、ハードウェア、ソフトウェア、そして多くのアプリケーションに関する質問にも対応できます。また、複雑なアプリケーションソリューションについては、ドイツ本社のアプリケーションスペシャリストのチームがサポートします。
マルチユーザーソフトウェアパッケージ
すべての機器にはマルチユーザーソフトウェアパッケージが付属しており、ライセンスを購入することなく、リーダーを使用するユーザーが必要とする台数のコンピュータにインストールできます。マイクロプレートリーダーのソフトウェアアップデートは、購入後12ヶ月間は無料です。