客觀日本

全球競相開發「高靈敏度快速」 新冠電腦病毒檢測技術,還有使用呼氣的方法

2022年08月15日 生物醫藥

新冠電腦病毒的新型檢測技術在日本和海外各國都取得了進展。日本理化學研究所等開發出了靈敏度高且快速的檢測技術,並計劃在2022年度内投入使用。美國也推出了可透過分析呼氣便利地檢測出疑似傳染者的裝置。這些突破PCR檢測等常規檢測方法侷限性的舉措不僅可以提高檢測的便利性,還有可能實施癌症和其他疾病的早期診斷。

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使用理化學研究所等開發的裝置進行檢測時的視圖。根據酶與電腦病毒的遺傳物質發生反應並發光的數量來計算電腦病毒量

理化學研究所與東京大學等組成的研究團隊開發出了檢測時間比此前更短的新冠電腦病毒檢測裝置。利用從患者的口水或鼻腔中採集的樣本,可以在9分鐘内分析電腦病毒遺傳物質的數量,與PCR需要幾個小時相比大幅縮短了檢測時間。其最大的優點是無需像PCR那樣升高或降低樣本的溫度。

研究團隊2021年就報告過這項技術,當時還存在檢測靈敏度低,不能準確判斷陽性傳染者的課題。此次實施了與PCR檢測相當的靈敏度,所以開始推進實用化。

這種檢測方法的關鍵在於檢測流程的革新。新檢查方法利用細菌攜帶的酶「Cas」。Cas能準確作用於生物和電腦病毒基因序列的目標位置,因此還被用於有效改變生物遺傳資訊的基因體編輯技術「CRISPR-Cas 9」。

研究團隊使用了名爲「Cas13a」的酶。這種酶具有發現指定的基因序列後會使周圍的螢光物質發光的特性。利用Cas13a,可以根據螢光的數量應答樣本中的電腦病毒量。2021年使用的是Cas13a中發光效率較低的類型,此次採用了高效率類型,提高了檢測靈敏度。

開發各種檢測方法
方法 開發主體與實用化時間
檢測電腦病毒的遺傳物質 理化學研究所和東京大學(2022年度内)
C4U和TAUNS(儘快)
檢測電腦病毒的蛋白 BallWave和豐田合成(2024年度内)
東海大學和電裝(儘快)

自治醫科大學的崔龍洙教授在2019年報告了這種高效率類型的Cas。崔教授爲開發抗菌藥而調查了各種類型的Cas。崔教授表示:「或許能找到效率更高的類型」, Cas的研究尚處於發展階段,性能仍有提高的空間。

大阪大學的校辦初創企業C4U(大阪府吹田市)和TAUNS(靜岡縣伊豆之國市)計劃利用名爲「Cas3」的酶,將東京大學和大阪大學開發的技術應用於新冠電腦病毒檢測等。準確識別基因序列的技術除新冠電腦病毒等病原體檢測外,還有望應用於癌症和其他疾病的早期診斷。

就很多人使用的病原體檢測而言,除靈敏度外,便利性也很重要。最便利的就是利用人的呼氣。美國食品和藥物管理局(FDA)4月份緊急批准調查呼氣中化學物質含量的檢測裝置投入使用。該裝置只需約3分鐘即可判斷出是否爲新冠電腦病毒疑似傳染者。

對於不同的傳染病,呼氣中的化學物質都有不同的特點,有研究報告顯示,經過訓練的狗可以透過嗅人的呼氣,以90%以上的精度判斷是否傳染新冠電腦病毒。然而,由於這些方法並未檢測電腦病毒,所以無法確定是否傳染。

可以克服這種缺點的方法是直接檢測呼氣中電腦病毒的技術。東北大學的校辦初創企業BallWave(仙台市)正與東北大學和豐田合成公司合作共同開發一種技術,可在一分鐘内檢測出空氣和呼氣中的電腦病毒蛋白。預計2022年度内製作驗證機,2024年度投入使用。

此外,東海大學和電裝公司等開發出了使用 「適體」 核酸分子的電腦病毒蛋白感測器,計劃作爲一種檢查方法儘快投入使用。以往的抗原檢測使用抗體檢測蛋白質。而「適體」 核酸分子在長期穩定性方面更優於抗體,還可透過熱處理等重複使用。

世界衛生組織(WHO)在7月份宣佈猴痘疫情進入公共衛生緊急狀態,傳染病的威脅尚看不到結束的跡象。開發高性能檢測技術依然是一個迫切的人物。

日文:尾崎達也、《日經產業新聞》,2022/8/3
中文:JST客觀日本編輯部