安井隆雄
東京科學大學 生命理工學院 教授
Craif株式會社 技術顧問/共同創始人
小野瀨隆一
Craif株式會社 代表董事（CEO）
細胞釋放的顆粒狀物質「外泌體」，已逐步被發現擁有細胞間資訊傳遞等多種功能。東京科學大學生命理工學院教授安井隆雄開發出了一項可捕獲尿液中的外泌體並分析其中特定微RNA來檢測癌症風險的技術。他與小野瀨隆一代表董事（CEO）共同創立了初創企業Craif，實現了該技術的產業化。該公司開發銷售的「miSignal」不僅被醫療機構、普通企業和藥店所採用，面向個人的線上銷售也在推進之中，有望為健康社會的實現作出貢獻。
解讀來自細胞的「信件」
搞清外泌體與癌轉移的關係
細胞分泌的直徑約40～200奈米（1奈米為10億分之1米）的顆粒狀物質「外泌體」，過去一直被認為是「細胞用脂質膜包裹廢棄物後排出的物質」。然而近年的研究逐步發現：外泌體表面的膜蛋白決定細胞攝取的選擇性，其內部存在微RNA等核酸，傳遞著細胞間、個體間乃至整個生命系統的資訊。
「若將外泌體的脂質膜比作‘信封’，那麼其中的微RNA就是‘信件’。」東京科學大學的安井隆雄教授解釋道。微RNA曾因僅含22～25個鹼基、且不合成蛋白質，長期被視作無功效物質。然而，2024年諾貝爾生理學或醫學獎得主維克多・安布羅斯博士與加里・魯夫昆博士發現，微RNA通過調節傳訊RNA合成的蛋白質表達，在生物生長過程中發揮著非常重要的作用（圖1）。截至目前，在人類體內已發現超過2000種微RNA，各類資訊正日復一日地在細胞間傳遞。
圖1 DNA遺傳資訊轉錄為傳訊RNA併合成蛋白質的一系列流程被稱為「中心法則」。微RNA不直接合成蛋白質，而是通過調節合成，在生物生長過程中發揮重要作用。
微RNA還與癌症的發生、進展及轉移的機制密切相關。癌細胞釋放的外泌體中的獨特的微RNA會抵達體內的其他組織，在癌細胞轉移之前改變轉移目的地的環境。
注意到微RNA的這些特性，安井開發成功了從尿液中高效捕獲外泌體並提取微RNA的技術，接著又與小野瀨共同創建了Craif公司。該公司提供的「通過尿液高精度檢測癌症風險」的服務，目前已被超過1500家醫療機構及企業導入，並在日本全國的藥店及線上平台銷售。
以採尿代替採血
高效分離外泌體是難題所在
安井自學生時代就對「使用奈米結構體的新分析化學」及「生物分子的控制技術」感興趣，從研究生院畢業後，他長期從事利用聖誕樹狀奈米器件開展的DNA分析。推進研究期間，他關注到當時供職於日本國立癌症研究中心（現東京醫科大學醫學綜合研究所）的落谷孝廣特任教授的研究，並考慮如果能通過奈米器件捕獲並分析外泌體中的微RNA，或許就能實現癌症的早期發現。
談及外泌體的採集，安井表示最初本打算用血液。「協助實驗的學生對血液實驗有抵觸，於是嘗試用尿液做實驗，結果獲得了超出預期的良好數據。」後續雖也分析過血液中的外泌體，但尿液的分析結果更優。更關鍵的是，與血液檢測相比，尿液檢測的一大優勢在於可簡便完成。
然而，此時的難題是「如何高效分離外泌體」。尿液中的外泌體含量比血液中的含量還少。外泌體在密度、尺寸及表面電荷等方面具有特徵，傳統上是利用離心力分離，或利用凝聚作用分離，但「捕獲效率僅約30%」成了技術難題。
開發高捕獲效率的奈米線
相識兩月即共同創業
安井著眼於外泌體的特徵之一——表面電荷，思考使用氧化物奈米線從尿液中分離外泌體。在接近體液的pH值7的條件下，他嘗試將奈米線表面的氧化物材料改成氧化硅、氧化鈦、氧化鋅，以實現表面電荷由負轉正，結果發現，表面帶正電荷的氧化鋅奈米線捕獲效率最佳。
此外，他還利用「在氧化鋅奈米線晶體成長時添加氨水其形態會改變」的特性，確定了可高效捕獲外泌體的奈米線形態。並將這樣製備的氧化鋅奈米線與微流道結合，開發了能全面捕獲外泌體的奈米器件（圖2），實現了99%的外泌體捕獲效率。
圖2 安井開發的外泌體捕獲器件。將尿液導入器件後，奈米線會捕獲外泌體並提取微RNA。通過對提取的微RNA進行檢測基因表現水平及突變的「微陣列分析」，即可檢測癌症。
該器件的開發是在日本國立研究開發法人科學技術振興機構（JST）「先驅」項目的支持下實施的，並於2017年12月發表了相關論文。據稱，2018年1月便收到了來自JST創業支援部門及風險投資公司ANRI的創業邀約。安井雖以「自己無法擔任CEO」為由拒絕，但3月時，他被引薦給一位有意擔任初創公司CEO的人才——此人便是小野瀨。意氣相投的安井與小野瀨於2018年5月共同創建了Craif公司。從初次會面到創業僅用時不足兩個月，速度堪稱罕見。
成立4年後啟動檢測試劑盒的銷售
實現微RNA的AI分析
據悉，在與安井相識之前，小野瀨思考自己創業應聚焦什麼方向時，認定「癌症」是能為人類作貢獻、對社會產生影響的主題。祖父母因癌症去世的經歷，更堅定了他推進這項事業的決心。「通過風險投資公司ANRI的介紹與安井會面時，我直觀感受到了這項技術能改變社會。籌建公司時，時間過得飛快。」除ANRI外，JST的「出資型新事業創造支援計畫（SUCCESS）」也參與了出資。小野瀨回顧道：「JST的出資讓我們吃下了一顆定心丸。」
圖3 正在銷售的「miSignal SCAN」。盒內附帶回寄盒，只需在家採集尿液並寄送樣本即可完成檢測。
創業過程充滿艱辛。小野瀨坦言：「將研究室中成功的技術轉化為能夠面向大眾提供的服務，就好比從好吃的餐廳學到了秘製菜單，但在自家廚房難以再現一樣。」要建立一套機制，讓非研究人員能夠再現「熟練研究者的操作訣竅」這類難以用語言描述的作業技巧的過程，耗費了大量精力。
克服重重困難後，在公司成立約4年後的2022年2月，檢測癌症風險、助力早期發現癌症的檢測試劑盒「miSignal」系列產品開始供貨。目前，「miSignal」系列共有4個品類，其中「miSignal SCAN」（圖3）是全球首項通過利用人工智慧（AI）的機器學習分析尿液中微RNA的技術（圖4）。該產品可檢測包括被認為難以早期發現的胰腺癌、卵巢癌在內的最多10種癌症風險（圖5）。
圖4「miSignal SCAN」的檢測流程。為實現穩定檢測，目前將檢測劃分為4大階段實施。
圖5綜合結果表。該表彙總了所有檢測部位的結果，通過顏色區分與表徵圖，可直觀掌握當前風險及行動建議；結果表還會以圖表及數值形式，解讀各類癌症相關的微RNA檢測結果。
構建人人盡享天年的社會
以醫療保障人生的機會平等
Craif公司未來的業務之一，是增加可檢測的癌症種類，如宮頸癌、子宮內膜癌和肝癌等。小野瀨表示，除癌症外，公司還希望將業務拓展至認知症及糖尿病的風險判定。通過在馬桶中安裝「miSignal」，有朝一日或許將實現可判定健康風險的「智慧馬桶」。此外，海外拓展的準備工作也在推進中。美國已構建起生技創業公司的生態系統，人才儲備豐富。Craif公司正在推進擴充海外辦公室，「雖然需要根據銷售地區做出改進，開發適配不同人種的演算法等，但作為基礎的產品已經成型，無需從零起步——這是我們的優勢。」Craif公司的目標是儘早啟動海外服務。
安井目前正推進一項利用纖維素奈米纖維捕獲外泌體的新研究。通過用奈米纖維從癌症患者全身組織中採集外泌體，並按器官測定微RNA，有望找到接近癌症原發部位的微RNA。若通過這類研究能更深入理解癌細胞的性質及行為模式，醫療想必會更加有效。
Craif公司提出了「人人盡享天年的社會」的口號。其公司名稱也是將象徵長壽的鶴（Crane）與人生（Life）兩個詞重疊而成的。當前的醫療形式，絕大多數是出現症狀後才去醫院，確診疾病後才開始治療。其實在症狀顯現之前，體內必然已發生變化，若能在此時指出疾病的可能性，就能搶佔先機。小野瀨對未來充滿期待地表示：「醫療將使人生的機會變得平等。如果能攻克癌症，便會迎來人人皆可長壽的世界。」
（TEXT：本橋惠一、PHOTO：島本繪梨佳）
原文：JSTnews 2025年10月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
