高速nano-PCR技術､COVID-19のPOC診断

January, 8, 2021, Seoul--新技術は､20分以下で感染を正確に診断できる｡ゼロ擬陽性､ゼロ擬陰性である｡

“nanoPCR”技術は､COVID-19のPOC診断のために開発された｡この新技術は､20分以内に感染を診断できる｡同時に､従来の逆転写ポリメラーゼ反応法(RT-PCR)の正確さは維持される｡

基礎科学研究所(IBS)の研究チームが､新しいnanoPCR技術を開発した｡これは､COVID-19の非集中､PCR診断に利用できる技術である｡同技術は､標準診断法RT-PCRと同じ基礎原理を使い､ウイルスRNAを検出するが､特徴は､ハイブリッドナノ材料と､可搬小型化形状を利用した大幅なスピード改善である｡

COVID-19のゴールドスタンダードテスト法は､RT-PCRである｡これは、検出のためにRNA遺伝子を補完DNAsに変更後､DNAを増幅するテスト｡RT-PCRは､高精度であるが､大型設備を備えた中央ファシリティでウイルスを検出するには1～2時間かかる｡サンプリングするサイトからテストファシリティまでのコールドチェーン輸送プロセスにより､従来のRT-PCR診断は､さらに遅くなり､結果が患者に届くまでに1～2日かかる｡

既存診断法の限界を克服するために研究チームは､磁気プラズマナノ粒子(MPN)を利用した｡これは､その中核の磁性物質とプラズモン効果を示すゴールドシェルで構成されている｡MPNsをPCRに適用することで､チームは、高い検出精度を維持しながらRT-PCRのスピードを大幅に改善する“nanoPCR”を開発した｡MPNのプラズモン特性は､光エネルギーを熱エネルギーに変換する能力であり､これを使うことで､RT-PCRの熱サイクリングステップを1～2時間から､11分以内に短縮できた｡加えて､MPNの強力な磁気特性により､外部磁場が､MPNsをPCRソリューションから解放し､増幅された遺伝子の蛍光検出を可能にする｡nanoPCRは､小量の遺伝子(~3.2 copies/µl)さえも正確に検出できる｡高感度と特異性の遺伝材料の増幅と検出を同時にできる｡

研究チームは､患者検体テストにより､臨床設定でnanoPCRをテストした｡実施したのは､CHOI Hyun教授-Jungのチーム｡テスト中､COVID-19感染あり､またはなしの150被験者は､この技術を使って正確に診断された(75陽性､75陰性サンプル､擬陰性と擬陽性はゼロ)｡感度と特異性レベルは､従来のRT-PCRのもの(～99%)と同等であることが確認された｡高い信頼性に加えて､診断プロセス全体が著しく高速だった｡一つの検体で診断は平均して約17分だった｡

さらに､研究者は､同時に多サンプルをロードするフェリスホイールシステムを適用することで分析スループット改善の可能性を示した｡これにより､多数の患者からの多くのサンプルの同時テストが可能になる｡重要なことは､nanoPCR装置が非常にコンパクトでサイズ(15 × 15 × 18cm)､重量(3kg)であり､ポータブルであること｡この全てが､POC診断で迅速､非集中患者テストに道を開く｡

(詳細は､https://www.ibs.re.kr)