プレスリリース

2019.07.18

スマートフォン小型蛍光顕微鏡による高感度デジタルインフルエンザウイルス検出〜高感度デジタル計測のPOCT実用化に期待〜:応用化学専攻 皆川慶嘉特任研究員、上野博史助教、田端和仁講師、野地博行教授

がん、ウイルス、細菌の感染に関する標的分子を迅速かつ定量的に測定する高感度バイオセンシング手法として1分子デジタル計測があります。数10万個のマイクロメートルサイズの微小液滴に標的となるバイオマーカーである分子を確率的に1個ずつ閉じ込め、分子に起因する信号を2値化(「0」と「1」)して、「1」の信号を発する液滴の数から標的分子を定量・検出する手法です。微小液滴内に閉じ込められた標的分子が触媒活性を所持している、もしくは酵素で修飾された抗体を結合させた場合、触媒活性によって生じる反応生成物は微小液滴内に濃縮されます。生成物が蛍光であれば、通常の蛍光顕微鏡で迅速に検出することができます。これら技術は、核酸を検出するPCRや酵素が結合した抗体を用いるELISAと合わせることによって、従来よりも高感度で定量性の高いデジタルPCRとデジタルELISAとして応用されています。またインフルエンザを液滴内に閉じ込めて、1粒子の検出を行うデジタルインフルエンザも開発されています。しかしながら、これまで1分子デジタル計測を行うためには、微小液滴を観察可能で且つ蛍光を検出するために大型の蛍光顕微鏡が必要でした。そのため、ベッドサイドや在宅で医療従事者が検査を行う臨床現場即時検査(POCT)への実用化のためには、コンパクトな計測系の開発が不可欠でした。こうしたことから、東京大学大学院工学系研究科の皆川慶嘉特任研究員、上野博士助教、田端和仁講師、野地博行教授らの研究グループはスマートフォンを検出器とした持ち運び可能な小型蛍光顕微鏡のプラットフォームを開発しました。大きさは23 cm x 10 cm x 7 cmと小型で簡単に持ち運ぶことが可能です。実際にスマートフォンのカメラを検出器として用いて、酵素(ALP)を用いたデジタル酵素アッセイに成功し、更に1粒子のインフルエンザを検出するデジタルインフルエンザ計測にも成功しています。安価なフィルターと光学系を使用しているため、従来の蛍光顕微鏡に比べて感度は劣りますが、病院で使用されるイムノクロマト法によるインフルエンザ検出キットよりも100倍も高い感度を示しました。また実際のインフルエンザ患者のうがい液からのウイルス検出にも成功しました。このようにしてスマートフォンを検出器とした小型蛍光顕微鏡を開発し、高感度デジタル計測を可能としました。これら技術が実際に医療現場に導入されれば、医療機関だけに依存しない地域医療や在宅医療などの充実に繋がることが予測されます。また他のデジタル計測手法(デジタルPCR、デジタルELISA)を開発した小型蛍光顕微鏡で行うことにより、幅広い分野項目の検査が可能になることが期待されます。

 

 

 

 

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