アッセイ

アッセイは、臨床検査医学、鉱業、薬理学、環境生物学、分子生物学における調査（分析）手順であり、対象物の存在、量、または機能活性を定性的に評価または定量的に測定する。測定される対象物は、分析対象物、測定対象物、またはアッセイの対象と呼ばれることが多い。分析対象物は、薬物、生化学物質、化学元素または化合物、または生物または有機サンプル内の細胞である可能性がある。^{[1] [2]アッセイは通常、分析対象の}強度特性を測定し、それを関連する測定単位（例：モル濃度、密度、酵素国際単位での機能活性、標準と比較した効果の度合いなど）で表すことを目的とする。

アッセイに外因性の反応物（試薬）が含まれる場合、それらの量は固定（または過剰）に保たれ、ターゲットの量と質が唯一の制限要因となります。アッセイ結果の差は、問題のターゲットの未知の質または量を推測するために使用されます。一部のアッセイ（例：生化学アッセイ）は、化学分析や滴定に似ている場合があります。ただし、アッセイでは通常、組成や動作、またはその両方がより本質的に複雑な生物学的材料または現象が対象となります。したがって、アッセイの読み取りにはノイズが多く、正確な化学滴定よりも解釈が困難になる可能性があります。一方、旧世代の定性アッセイ、特にバイオアッセイは、はるかに大まかで定量的ではない場合があります（例：集団内の生物または細胞の死亡または機能不全を数える、または動物群の体の一部における何らかの記述的変化を数える）。

アッセイは、現代の医療、環境、製薬、法医学技術の日常的な一部になっています。他のビジネスでも、産業、カーブサイド、またはフィールドレベルでアッセイを採用する場合があります。商業的な需要が高いアッセイは、専門産業の研究開発部門で十分に調査されてきました。また、何世代にもわたって開発と洗練が行われてきました。場合によっては、発明に対して付与される特許などの知的財産規制によって保護されています。このような産業規模のアッセイは、設備の整った研究室で、アッセイの注文から分析前のサンプル処理（サンプルの収集、分離のための回転などの必要な操作、必要に応じて分注、保管、取り出し、ピペッティング、吸引など）までの手順が自動的に組織化されて実行されることがよくあります。分析対象物は通常、高スループットの自動分析装置でテストされ、結果 が検証されて、注文サービスプロバイダーとエンドユーザーに自動的に返されます。これらは、エンドユーザー、中央サーバー、物理的な自動分析装置、およびその他のオートマトンを備えた複数のコンピュータ端末とインターフェイスする高度なラボ情報システムの使用によって可能になります。 ^{[説明が必要]}

Etymology Onlineによると、^[3]動詞のassayは「試す、努力する、努める、品質をテストする」という意味で、英仏語のassaierから来ており、assai（名詞）は古フランス語のessai（「試験」）から来ています。したがって、名詞assayは「試験、品質のテスト、性格のテスト」（14世紀半ばから）を意味し、英仏語のassaiから来ており、「分析」という意味は14世紀後半から来ています。

貨幣の分析では、これは文字通り、貨幣の真の価値を表す金や銀（または貴金属）の純度の分析を意味しました。これは後に（おそらく 14 世紀以降）「分析」のより広い用法に翻訳された可能性があります^{[要出典]。}たとえば、薬理学では、混合物内のターゲットの重要な成分の分析（以前は生物に対する観察可能な作用（致死量または阻害量など）によって大まかにしか測定されていなかった処方の不活性賦形剤内の薬物の有効成分など）です。

分析は、分析前および分析後の手順を伴うため、決して孤立したプロセスではありません。伝達命令 (分析を実行するための要求と関連情報)と検体自体の取り扱い (分析を開始する前に行われる収集、文書化、輸送、および処理) は、分析前の手順です。同様に、分析が完了したら、結果を文書化し、検証し、伝達する必要があります。これは分析後の手順です。多段階の情報処理および伝送システムと同様に、最終結果の報告におけるばらつきやエラーは、分析自体に固有のものだけでなく、分析前および分析後の手順で発生するものも伴います。

分析検査自体の分析手順は多くの注目を集めていますが、^[4]ユーザーチェーンの中であまり注目されていない手順、つまり分析前および分析後の手順に、通常、最も多くのエラーが蓄積されます。たとえば、医療検査における分析前の手順は、すべての検査室エラーの32～75%を占める可能性があります。^[5]

アッセイは非常に多様ですが、一般的には以下の手順が含まれます。

1. サンプルの処理と操作は、識別/識別/検出シ​​ステムに識別可能または測定可能な形式でターゲットを選択的に提示するためのものです。単純な遠心分離、洗浄、濾過、または何らかの選択的結合による捕捉が含まれる場合もあれば、ターゲットの修正 (免疫学的アッセイでのエピトープの回収など) やターゲットの断片化 (質量分析など) が含まれる場合もあります。通常、アッセイの前には複数の個別のステップが実行され、分析前処理と呼ばれます。ただし、操作の一部はアッセイ自体と切り離せない部分であるため、分析前とは見なされません。
2. ターゲット固有の識別/同定原理: 類似成分の背景 (ノイズ) を区別し、特定の属性によって生物学的材料内の特定のターゲット成分 (「分析物」) を具体的に識別します。(たとえば、PCRアッセイでは、特定のオリゴヌクレオチド プライマーが、ターゲットに固有の特定のヌクレオチド配列に基づいて塩基対合によってターゲットを識別します)。
3. 信号（またはターゲット）増幅システム：分析対象物の存在と量は、一般的に何らかの信号増幅法を伴う検出可能な信号に変換され、ノイズと簡単に区別して測定できます。たとえば、 DNA配列の混合物に対するPCRアッセイでは、特定のターゲットのみがDNAポリメラーゼ酵素によって何百万ものコピーに増幅されるため、他の潜在的な成分と比較して、より目立つ成分として識別できます。分析対象の濃度が高すぎる場合があり、その場合、アッセイではサンプルの希釈または何らかの信号減少システム（負の増幅）が必要になることがあります。
4. 信号検出（および解釈）システム：増幅された信号を、定量的または定性的な解釈可能な出力に解読するシステム。視覚的または手動の非常に粗雑な方法の場合もあれば、非常に洗練された電子デジタルまたはアナログ検出器の場合もあります。
5. シグナルの強化とノイズのフィルタリングは、上記のステップのいずれかまたはすべてで実行できます。アッセイ中のステップ/プロセスが下流になるほど、前のプロセスからのノイズが持ち越されて増幅される可能性が高くなるため、高度なアッセイの複数のステップでは、シグナル固有のシャープニング/強化の配置やノイズの低減またはフィルタリングの配置など、さまざまな手段が必要になる場合があります。これらは、単に狭帯域光フィルタの形、または非特異的結合を防ぐ結合反応のブロッキング試薬、または背景オブジェクトの「自己蛍光」を防ぐ蛍光検出システムの消光試薬の形をとる場合があります。 ^{[引用が必要]}

アッセイが単一の時点のみを調べるか、複数の時点で時間指定の読み取りを行うかによって、アッセイは次のようになります。

1. エンドポイントアッセイでは、一定のインキュベーション期間後に1回の測定が行われます。
2. 一定の時間間隔で複数回測定を行うキネティックアッセイ。キネティック アッセイの結果は、数値 (たとえば、時間の経過に伴う信号の変化率を表す傾斜パラメーター) またはグラフ (たとえば、各時点で測定された信号のプロット) で視覚化できます。キネティック アッセイでは、時間の経過に伴う測定された応答の大きさと形状の両方が重要な情報となります。
3. ハイスループットアッセイは、エンドポイントアッセイまたはキネティックアッセイのいずれかであり、通常は96、384、または1536ウェルのマイクロプレートフォーマット（ハイスループットスクリーニング）の自動化プラットフォーム上で実行されます。このようなアッセイでは、多数の化合物または分析物をテストしたり、テスト対象の刺激や化合物に反応して機能的な生物学的読み出しを行うことができます。^[6]

測定するターゲットまたは分析対象物の数に応じて、次のようになります。

1. 通常のアッセイは、マルチプレックスと呼ばれない限り、通常はデフォルトとなる単純な、または単一ターゲットのアッセイです。
2. マルチプレックスアッセイは、1回の検査で複数の分析対象物の存在、濃度、活性、または品質を同時に測定するために使用されます。マルチプレックスの登場により、免疫学、細胞化学、遺伝学/ゲノミクス、薬物動態学、毒物学など、多くの分野で迅速かつ効率的なサンプル検査が可能になりました。^[7]

生成される結果の品質に応じて、アッセイは次のように分類されます。

1. 定性分析、つまり、正確な量ではなく、合格か不合格か、陽性か陰性か、あるいはそのようなわずかな数の質的段階のみを示す分析。
2. 半定量分析、つまり物質の量の正確な数値ではなく、おおよその数値で結果を示す分析。通常、陽性または陰性の 2 つの結果だけでなく、いくつかの段階があります。たとえば、血液型判定試薬 (血液型抗原に対する抗体) に対する赤血球凝集反応に基づく血液型判定検査で使用される 1+ から 4+ のスケールでスコア付けします。
3. 定量分析、つまりサンプル内の物質の量を正確かつ厳密な数値で定量的に測定する分析。最も一般的な遺伝性出血性疾患であるフォン・ヴィレブランド病の凝固検査ラボで使用される分析の一例は、血液サンプル中に存在する VWF の量を免疫測定法で測定するVWF抗原分析です。
4. 機能アッセイ、つまり活性物質の量だけでなく機能を定量化しようとするアッセイ。VWF抗原アッセイの機能的対応物はリストセチン補因子アッセイで、外因性ホルマリン固定 血小板を加え、リストセチンという薬剤の量を徐々に増やしながら固定血小板の凝集を測定することで、患者の血漿中に存在するVWFの機能活性を測定します。類似しているが異なる目的で使用されるアッセイは、リストセチン誘発血小板凝集またはRIPAと呼ばれ、リストセチン（外因性）とVWF（通常は内因性）に対する患者の内因性生血小板の反応をテストします。

アッセイ原理が適用される一般的な基質に応じて、次のようになります。

1. バイオアッセイ：反応が生きた物体の生物学的活性である場合。例としては、
   1. 生体内、生物全体（例：マウスまたは薬物を注射された他の対象）
   2. 生体外の体の一部（例：カエルの足）
   3. 生体外臓器（例：犬の心臓）
   4. 臓器の体外部分（例：腸の一部）。
   5. 組織（例：リムルス溶解液）
   6. 細胞（例：血小板）
2. リガンド（通常は小さな分子）が受容体（通常は大きなタンパク質）に結合するときのリガンド結合アッセイ。
3. 応答が抗原抗体結合型反応である場合の免疫測定法。

シグナル増幅システムの性質に応じて、アッセイにはさまざまな種類があります。いくつか例を挙げると、次のようになります。

1. 酵素アッセイ: 基質の損失または生成物の生成が、特定の波長または光での色または吸光度、電気化学発光、または電気/酸化還元活性などの測定可能な属性を持つ場合、酵素は多数の基質に対する高度に反復的な活性によってテストされる場合があります。
2. 光ダイオード、光電子増倍管、冷却電荷結合素子などによる増幅を使用する光検出システム。
3. 放射性同位元素標識基質は、放射免疫測定法や平衡透析法で使用され、ガンマカウンターやX線プレート、またはリン光イメージャーでの増幅によって検出できます
4. ポリメラーゼ連鎖反応アッセイは、シグナルではなくDNA（またはRNA）ターゲットを増幅する。
5. 組み合わせ法アッセイでは、感度を向上させるために、上記と他の増幅法を組み合わせて利用することができます。例:酵素結合免疫測定法(EIA)、酵素結合免疫吸着測定法。

検出システムの性質に応じて、アッセイは以下に基づきます。

1. コロニー形成または仮想コロニー数: 例: 細菌の増殖または細胞の増殖による。
2. 測光法/分光測光法液体試験サンプルのキュベットを一定の経路で通過する際の特定波長の光の吸光度を測定し、その吸光度をブランクおよび段階的な量の対象化合物を含む標準と比較します。放出された光が特定の可視波長である場合は、比色分析法と呼ばれることがあります。または、レーザーの使用や、非常に特定の波長の光学フィルターを介して検出される別の特定波長の蛍光信号の放出など、。
3. 光の透過率は、例えば、血小板凝集反応中に凝集塊の数が減少して浮遊粒子によって生成される液体の不透明度の除去を測定するために使用できます。
4. 液体サンプルを通過する直線透過光の不透明度を、光源の真向かいに配置された検出器で測定する濁度測定法。
5. ネフェロメトリーは、光線が溶液を通過したときに発生する光散乱の量を測定し、サンプル中の粒子のサイズや濃度、サイズ分布を決定するために使用されます。 ^[8]
6. 反射測定法（通常は乾燥した）サンプルまたは反応物から反射された光の色を評価する場合（例：尿試験紙検査ストリップの自動読み取り）。
7. 粘弾性測定、例：粘度測定、エラストグラフィー（例：トロンボエラストグラフィー）
8. 計数アッセイ: 例: 光学フローサイトメトリー細胞または粒子カウンター、またはコールター/インピーダンス原理に基づく細胞カウンター
9. 手動またはソフトウェアによる画像分析を伴うイメージングアッセイ:
   1. サイトメトリー: 細胞のサイズ統計を画像プロセッサで評価します。
10. 電流測定、電圧測定、電量測定などの電気検出は、多くの種類の定量測定に直接的または間接的に使用できます。
11. その他の物理的特性に基づくアッセイでは、
    1. 浸透圧計
    2. 粘度計
    3. イオン選択電極
    4. 症候群検査

タンパク質とDNAの相互作用を研究するためのアッセイには以下のものがあります。

• DNaseフットプリントアッセイ
• フィルター結合アッセイ
• ゲルシフトアッセイ

• ビシンコニン酸アッセイ（BCAアッセイ）
• ブラッドフォードタンパク質アッセイ
• ローリータンパク質アッセイ^[9]
• 分泌アッセイ

• 核の暴走
• リボソームプロファイリング

細胞計数アッセイでは、生細胞の数、死細胞の数、またはある細胞タイプと他の細胞タイプの比率を判定できます。たとえば、赤血球とさまざまな種類の白血球を数えて分類します。これはさまざまな物理的方法 (光透過、電流変化) で測定されます。ただし、他の方法では、生化学的に細胞構造または生理機能 (染色) を調べます。別の用途としては、細胞培養の監視(細胞増殖または細胞毒性のアッセイ) があります。細胞毒性アッセイでは、化学物質が細胞に対してどの程度有毒であるかを測定します。

• MTTアッセイ
• 細胞カウントキット-8（WST-8ベースの細胞生存率アッセイ）
• SRB (スルホローダミンB ) アッセイ
• CellTiter-Glo® 発光細胞生存率アッセイ
• 細胞計数装置および方法: CASY 細胞計数技術、コールターカウンター、電気細胞基質インピーダンス検知
• 細胞生存率アッセイ:レサズリン法、ATP テスト、エチジウムホモダイマーアッセイ(死んだ細胞または死にかけている細胞の検出)、細菌学的水分析、クローン原性アッセイ、...

• ビスフェノールF
• 水生毒性試験

• MBASアッセイでは、水中の陰イオン 界面活性剤が青変反応を起こすことが示されます。

細胞の特定のパラメータや反応（バイオマーカー、細胞生理学）を評価するために、多くの細胞アッセイが開発されてきました。細胞の研究に使用される技術には以下のものがあります。

• ルシフェラーゼを用いたレポーターアッセイ、セレンテラジン、CFSE、カルセインを用いたカルシウムシグナル伝達アッセイ
• 顕微鏡（免疫組織化学または蛍光）によるスライド上の細胞の免疫染色、 ELISpot（およびその変種であるFluoroSpot ）を含む測光法によるマイクロプレート上の細胞の免疫染色、フローサイトメトリーによる溶液中のB細胞または抗原特異的細胞の計数
• DNAマイクロアレイ、in situハイブリダイゼーション、PCR、計算ゲノム科学、トランスフェクションを組み合わせた分子生物学技術、細胞分画法、免疫沈降法
• 遊走アッセイ、走化性アッセイ
• 分泌アッセイ
• DNAラダーアッセイ、ニコレッティアッセイ、カスパーゼ活性アッセイ、アネキシンV染色などのアポトーシスアッセイ
• 化学感受性試験は、抗がん剤によって殺される腫瘍細胞の数を測定する。
• テトラマーアッセイは抗原特異的T細胞の存在を検出する
• 病原体（細菌）が真核細胞に侵入する能力を評価するためのゲンタマイシン保護アッセイ、生存アッセイ、または侵入アッセイ

転移アッセイ

• 原油分析

HPCEベースのウイルス力価アッセイでは、独自の高性能キャピラリー電気泳動システムを使用してバキュロウイルス 力価を決定します。

TrofileアッセイはHIV 向性を決定するために使用されます。

ウイルスプラークアッセイは、サンプル中に存在するウイルスの数を計算するものです。この技術では、ウイルス接種によって形成されたウイルスプラークの数をカウントし、実際のウイルス濃度を判定することができます。

ELISA技術を使用すると、さまざまな細胞分泌物 (特定の抗体やサイトカインなど) を検出できます。これらの特定の物質を分泌する細胞の数は、関連技術であるELISPOTアッセイを使用して判定できます。

• 違法薬物の検査
• 放射性リガンド結合アッセイ

複数のアッセイで同じターゲットを測定する場合、アッセイの性質や方法、信頼性などに応じて、結果と有用性は比較できる場合とできない場合があります。このような比較は、アッセイの一般的な品質特性、たとえば、測定原理（識別、増幅、検出を含む）、検出のダイナミック レンジ（通常は標準曲線の直線性の範囲）、分析感度、機能感度、分析特異性、陽性予測値、陰性予測値、ターンアラウンド タイム（分析前ステップから最後の分析後ステップ（レポートの発送/送信）の終了までのサイクル全体を完了するのにかかる時間）、スループット（単位時間あたりに実行されるアッセイの数（通常は時間あたりで表される）など）の研究を通じて可能です。医療診断および予後、環境分析、法医学手続き、医薬品研究開発などの専門的な目的でアッセイを実行する組織または研究所は、方法の検証、定期的な校正、分析品質管理、技能試験、試験認定、試験ライセンスなどの適切に規制された品質保証手順を実行し、適切な証明書を文書化する必要があります。アッセイの信頼性を確立し、特にアッセイ結果の品質について法的に受け入れられ、説明責任を果たし、また顧客にアッセイを商業的/専門的に使用してもらうために、関連する規制機関から承認を得ています。

生物活性データベースは、構造やその他の化学情報を、文献、特許、スクリーニング プログラムの 生物学的検定から得られた生物活性の結果と関連付けます。

プロトコル データベースは、バイオアッセイの結果を、実験条件およびプロトコル設計に関するメタデータと関連付けます。

• 分析化学
• メリサ
• マルチプレックス（アッセイ）
• 製薬化学
• 滴定

• ブレア、アンドリュー・アレクサンダー (1911)。「分析」 。ヒュー・チザム(編) 著。ブリタニカ百科事典第 2 巻 (第 11 版)。ケンブリッジ大学出版局。pp. 776–778。これには、当時の金属鉱石分析技術の詳細な技術的説明が含まれます。
• Wiktionaryの「assay」の辞書定義