携帯型唾液検査で1時間でCOVID-19検出、PCR並みの精度

エンジニアたちが、唾液サンプルからSARS-CoV-2を約1時間で検出できる小型卓上デバイスを設計しました。この診断は、現在使用されているPCR検査と同等の精度です。また、現在流通しているSARS-CoV-2変異株に関連する特定のウイルス変異も検出可能で、これも1時間以内に結果が出ます。遺伝子シーケンシング施設のない地域での変異株追跡が大幅に容易になる可能性があります。

新診断デバイスは約15ドルで組み立てられますが、大量生産すればコストは大幅に下がる見込みです。

新診断はSHERLOCKベースで、CRISPRベースのツールです。システム構成要素には、特定の標的RNA配列の検出を可能にするRNAガイド鎖と、それらの配列を切断して蛍光信号を生成するCas酵素が含まれます。すべての分子成分は凍結乾燥して長期保存可能で、水に触れると再活性化します。

研究者たちは、RNAのような核酸を破壊する唾液ヌクレアーゼと呼ばれる酵素を無効化する重要な前処理ステップを組み込みました。サンプルがデバイスに入ると、ヌクレアーゼは熱と2つの化学試薬で不活性化されます。その後、唾液を膜を通過させてウイルスRNAを抽出・濃縮します。

このRNAサンプルは、デバイス内の密封された水パケットを自動穿刺して活性化される凍結乾燥CRISPR/Cas成分に曝露されます。ワンポット反応でRNAサンプルを増幅し、標的RNA配列があれば検出します。

研究者たちが設計したこのデバイスは「最小機器SHERLOCK（miSHERLOCK）」と呼ばれ、最大4モジュールまで搭載可能で、それぞれ異なる標的RNA配列を検出します。オリジナルモジュールはあらゆるSARS-CoV-2株を検出するRNAガイド鎖を含みます。他のモジュールは過去1年間に出現した変異株に関連する変異、B.1.1.7、P.1、B.1.351に特化しています。

デルタ株は研究当時まだ広がっていませんでしたが、システムはすでに構築されているため、その変異を検出する新モジュールの設計は容易です。ウイルスをより感染力強くする新たな変異を監視するよう簡単にプログラムすることもできます。

研究者たちはまず、合成SARS-CoV-2 RNA配列をスパイクしたヒト唾液でデバイスをテストし、次にウイルス陽性だった約50人の患者サンプルでテストしました。現在のゴールドスタンダードPCR検査と同等の精度であることが判明しました。PCR検査は鼻咽頭スワブが必要で、より多くの時間とハードウェア、サンプルハンドリングを要します。

デバイスは肉眼で見える蛍光読み取り値を出力し、研究者たちは結果を読み取って公衆衛生部門へ送信しやすくするスマートフォンアプリも設計しました。研究者たちはデバイスを1台2〜3ドルまでコストダウンできると考えています。

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