新型コロナウイルス抗体の検出、定量が可能な低価格チップを開発

エイミー・シェン教授が率いるマイクロ・バイオ・ナノ流体ユニットが、迅速で信頼性が高く、低価格の新型コロナウイルス感染症の抗体検査法を開発しました。

抗体とは、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の世界的流行を引き起こしているウイルスSARS-CoV-2のような異物を無力化するために、免疫系により産生されるタンパク質です。抗体検査は感染の広がりを把握し、感染拡大を防止する上で主要な戦略となりますが、現在採用されている検査法は精度の低い検査か高額な検査に頼っており、全国規模の実施には至っていません。

沖縄科学技術大学院大学(OIST)で新たに開発された抗体検査プラットフォームは、マイクロ流体チップと光ファイバー製光学プローブで構成されています。強力な光センシング技術を用いて、チップに送液された希釈血漿の検体に存在する抗体量を、迅速かつ正確に検出することができます。マイクロ流体チップは安価な製造が可能で、研究室のような環境や熟練した技術者による操作は必要なく、抗体検査の利便性を高めることができます。

さらにもう一つの利点は、定量検査が可能であることです。これについて、シェン教授は次のように述べています。「この検査は単に抗体があるかないかを検出するだけではありません。免疫系により産生された抗体の量についての情報も得ることができるのです。言い換えれば、定量性があるため、新型コロナウイルス感染の治療からワクチンの開発までに応用される可能性が大きく広がります。」

現行版のチップは、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質と呼ばれるタンパク質に特異的に結合する抗体の量を検出します。スパイクタンパク質は、コロナウイルスが細胞に感染するのを助ける上で極めて重要な役割を果たし、感染した人の免疫系に強い反応を引き起こします。

チップは金のナノ構造体の層を持ち、そこにスパイクタンパク質のフラグメントが取り付けられています。血漿がチップを通過すると、スパイクタンパク質に特異的な抗体が結合します。金のナノ構造体の表面に存在する電子の独特な振る舞いにより、結合はどの波長の光がナノスパイクによって吸収されるかを変化させます。

シェン教授の研究ユニットのポスドク研究員であるリカルド・フナリ博士は次のように説明しています。「この検出の原理はシンプルですが強力なものです。多くの抗体が結合すればするほど、吸収される光の波長のシフトは大きくなります。」

現在、研究チームは、チップが同時に複数の異なる抗体を検出できるように試験法の拡張に取り組んでいます。

「装置が最適化できれば、地域の病院や医療機関と連携し、実際の患者のサンプルで検査を実施することを考えています」とフナリ博士は述べています。

本デバイスを記述した論文はBiosensors and Bioelectronics誌に掲載されました。チップとその動作に関する詳細はこちらをご覧ください。

Close-up of the device in testing scenario.

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