東北大学大学院医学系研究科は、ボールウェーブ㈱(本社:仙台市)と豊田合成㈱(本社:愛知県清須市)と共同で、新型コロナウイルスの高速センサを共同開発した。エアロゾロ中のウイルスを直接研修することを目指す。三者では、「ボールSAWウイルスセンサの原理検証に関する研究」に取り組んできた。この共同開発は、空気中のエアロゾルに含まれるウイルスを抗体やアプタマーにより捕捉することで、秒オーダーの短時間でウイルス濃度を測定する新原理を確立し、これまで最速のウイルスセンサを開発することを目標としている。
今回開発した高速センサは、エアロゾル中の新型コロナウイルス由来のタンパク質を1分以内に捉えるもの。患者の呼気からウイルスを検出する診断機器に限らず、飲食店、公共交通機関、大規模集客施設、一般家庭等の環境空気中のウイルスをモニターする機器の開発を目指している。将来的には情報通信機器に搭載して、ウイルスの拡散状況を実時間で可視化するシステムを開発できる可能性も視野に入っている。
10秒以下でウイルスを高感度検出
新型コロナウイルスは、空気中のエアロゾルを介して感染するといわれているが、空気中のウイルス濃度をリアルタイムで検査できる方法・機器(気相ウイルスセンサ)はまだ開発されていない。
また、新規感染者の迅速な検出のため現在使われている最も簡便な検査手法はイムノクロマト法抗原検査キットだが、検査には15分以上かかる。このことは、新型コロナウイルス感染症対策における大きな課題となっている。
会話や咳によって環境空気中に放出されたエアロゾルは毎秒数十㎝という高速で空間を移動する。センサが1㍍以内の距離にあれば、エアロゾルは10秒以内にセンサに到達して、エアロゾル中のウイルスは水を被った状態でセンサ表面に保持されると考えられる。
そこでボールウェーブはその固有技術であるボールSAWセンサの表面に、抗体またはアプタマーを固定し、保持されたウイルスのスパイク蛋白と反応させてウイルスを捕捉するセンサを考案した。
このセンサの応答時間は10秒以下で、ウイルスが微量でセンサ応答が小さくてもボールSAWセンサの画期的な原理によって応答が増幅されるので、高感度に検出できると期待されます。豊田合成が車の内外装部品の開発で培った表面処理技術と、東北大の呼気中のウイルスや炎症性蛋白を質量分析で検出する高精度な診断法である呼気オミックスの知見を総合して、共同開発を進める。
21世紀はパンデミックの世紀とも言われている。東北大などでは、環境空気中のウイルス検出や非侵襲で迅速なウイルス検査を可能とするボールSAWウイルスセンサを、一日でも早く全世界の人々に提供することを目指している。