理研開拓研究本部的渡邊力也主任研究員和筱田肇研究員、東京大學先端科學技術研究中心的西增弘志教授、東京大學研究生院理學系研究科的濡木理教授、京都大學醫生物學研究所的野田嶽志教授、東京醫科齒科大學研究生院醫齒學綜合研究科的武内寬明副教授，以及自治醫科大學的崔龍洙教授等人組成的聯合研究團隊，開發出了一款自動檢測新冠電腦病毒的新裝置，能以相當於或優於PCR的檢測靈敏度和每次不到2美元的低成本在9分鐘内自動完成檢測。
另外，上述團隊還開發出了可以識別單個鹼基突變的技術，在使用臨牀樣本實施的驗證實驗中，判斷陽性和突變株的準確率達到98％以上。渡邊主任研究員介紹說：「目前正與希森美康公司推進聯合開發，順利的話計劃在本年度内上市。」相關成果已經發布在Communications Biology上。
在記者發佈會上公佈成果的理研開拓研究本部的渡邊力也主任研究員（右）和東京大學先端科學技術研究中心的西增弘志教授（左）
新冠電腦病毒的傳染診斷主要分爲檢測蛋白質的抗原檢測和檢測電腦病毒RNA的PCR檢測。抗原檢測大約需要30分鐘，時間比較短，但檢測靈敏度低，PCR雖然檢測靈敏度高，但最快也需要一個小時。
聯合研究團隊去年融合利用微晶片進行酶反應的單分子檢測技術和核酸內切酶CRISPR-Cas13a，開發出了全球最快的冠狀病毒檢測法SATORI法。然而，還存在檢測靈敏度只有PCR的十分之一左右，以及無法判斷突變株等課題。
此次，研究團隊成功開發出了大幅提高SATORI法的靈敏度和精度的全自動檢測裝置，並將其命名爲opn-SATORI（automated platform on SATORI）裝置。
透過採用來自厭氧性革蘭氏陰性菌（Leptotrichia trevisanii）的新型CRISPR-Cas13a，將檢測靈敏度提高了30倍左右。西增教授介紹說：「這是自治醫科大學的崔龍洙教授在AMED的其他專案中發現的，調查其結構等發現，應用於SATORI法時，可以實施意想不到的高檢測靈敏度。」
SATORI法使用的微晶片上有100萬個3飛昇的孔，當電腦病毒RNA片段和酶進入孔中會發出螢光，可以在單分子水平上進行檢測。但是，電腦病毒RNA是否會進入微晶片上的孔中由機率論決定，這降低了檢測靈敏度。對此，研究團隊透過用親和素修飾磁珠的表面，並用生物素標記Cas13，使Cas13濃縮在了磁珠上。然後用磁鐵將磁珠強制吸入微晶片上的孔中。由此將檢測靈敏度提高了46倍左右。
透過這兩種方法，檢測靈敏度約提高了1400倍。
研究團隊先後製備並評估了500多種影響Cas13a的電腦病毒識別能力的嚮導RNA序列，由此確定了最適合識別突變株的嚮導RNA。檢測到一個鹼基突變，就能以97.5％的精度判斷新冠電腦病毒野生株、α株、β株和奧密克戎株。「明確突變株的RNA序列後，可在3周内確立最佳的嚮導RNA」（渡邊）。
研究團隊透過與FUJIFILM Media Crest公司開展的聯合研究，新開發了在CD上一體模製微晶片的器件。一張CD可以檢測40個樣本。另外，透過改良試劑等材料和製造流程，將檢測一個樣本的成本降到了約2美元以下。
此外，還開發了全自動檢測樣本的裝置，設置好樣本後，約9分鐘即可得到結果。
還適應於流感和癌症檢測
渡邊主任研究員表示：「如果能將其製成小型裝置，就可以在城市診所和機場等檢測傳染和確定突變株，因此打算儘快產品化。另外，RS電腦病毒和流感病毒也是單鏈RNA，能以同樣的方式進行檢測。此外還可用於檢測疾病的生物標誌物，因此還打算用於癌症等的早期診斷和分類診斷等。」
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Communications Biology
論文題目：Automated amplification-free digital RNA detection platform for rapid and sensitive SARS-CoV-2 diagnosis
DOI：10.1038/s42003-022-03433-6
