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新型コロナウイルスを検出する「超高感度抗原検査法」を開発

 早稲田大学と国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)は2020年8月19日,同大学 教育・総合科学学術院の伊藤 悦朗教授の研究グループ(以下,同研究グループ)が,従来のPCR検査の手法を大幅に簡略化しウイルス検出感度も高い,新しい「超高感度抗原検査法(以下,新たな検査法)」の開発に成功したことを発表した.研究開発成果の詳細はDiagnostics誌のオンライン版に掲載された(注).なお,本研究は,JST研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP)の研究助成を受けている.

 新型コロナウイルス感染症の検査方法としてPCR検査(酵素連鎖反応でウイルスを増幅して目で確認)が行われているが,中核病院や保健所などでの実施が必要となり結果が出るのに2日かかる,一般クリニックでも迅速で簡単な「抗原検査」の利用が待望されているが,これまでの抗原検査には①検出感度の不足と,②検出ウイルスが新型か従来型かの区別が困難という2つの難点があった.

 一方,同研究グループは,これまでに(株)タウンズとともに,極微量タンパク質の超高感度定量測定法の開発に取り組んできており,2019年には,尿中ではほとんど検出不可能であるアディポネクチンと呼ばれるタンパク質の検出に成功し,糖尿病の治療に新たな指針を与えることができた.今回,この超高感度定量測定法を新型コロナウイルスに適用し,超高感度でタンパク質(新型コロナ感染症の抗原)を検出することに成功した.

 開発した超高感度定量測定法は,ELISA法(標的の抗原或いは抗体を特異抗体あるいは抗原で補足し,酵素反応を利用して検出・定量する方法)の中のサンドイッチ法(2種類の特異抗体で標的たんぱく質を挟みこむ)を採用し,次に述べるサイクリング法を組み合わせることを特徴とする.標的たんぱく質(新型コロナウイルスのスパイクタンパク質)を特異的に認識する2種類の抗体で標的タンパク質をサンドイッチ方式で挟み込み,1種類の抗体にはアルカリホスファターゼという酵素を標識しておき,そこにリン酸基がついた基質を作用させるとアルカリホスファターゼの働きによって,その基質からリン酸基が外れて接続される.ここでチオNAD(チオニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)サイクリング法を適用する.サイクリング法では,もう一つの抗体の水酸化ステロイド脱水素酵素が同時に加えたチオNADの存在の下,上記基質を酸化し,チオNABH(チオニコチンアミドアデニンジヌクレオチド還元型)を排出する.また,この水酸化ステロイド脱水素酵素が同時に加えたNADHの存在下で,酸化された基質を還元する.この酸化・還元のサイクルが繰り返されて,その度にチオNADHが溜まっていく.即ち増幅されることになる.このチオNADHの吸光度変化(波長405nm)を測定することで,従来型コロナウイルスと識別して10-18モルレベルの高感度で,新型コロナウイルスのスパイクタンパク質を測定できる.マイクロプレートリーダー活用の一般クリニックでも扱える簡便な検査であり,試薬類もPCRに比べて安価であり,検査費はPCRに比べて一桁さがる.将来的には約30分程度でウイルス検出できることを目指している.今後,公的研究機関などの協力を得て,実際の患者検体での測定を早急に試す必要がある.

(注)Yuta Kyosei, Mayuri Namba, Sou Yamura, Rikiya Takeuchi, Noriko Aoki, Kazunari Nakaishi, Satoshi Watabe, and Etsuro Ito, "Proposal of De Novo Antigen Test for COVID-19: Ultrasensitive De-tection of Spike Proteins of SARS-CoV-2", Diagnostics 2020, Vol. 10, No. 8, p. 594, DOI: 10.3390/diagnostics10080594; Published: 14 August 2020