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ぴったり5分...超簡単な癌診断法

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名刺より小さい "ラボ·オン·チップ(Lab on a Chip)"がこれから見せてくれる世界は実に驚くべきだ。 "チップ上の実験室"と呼ばれるラボ·オン·チップは、膨大な最先端の研究室を小さな基板に集積しておいた半導体チップである。 極少量の液体(血液や試薬)が毛細管現象でプラスチックの中の米税関をすばやく乗って流れる原理を利用する。

この小さなチップさえあれば一滴の血新型インフルエンザから乳がん、心臓病まで、様々な病気を数分以内に診断する。 病院での検査をするには、丸一日かかる仕事をいち早く終えることができた。 1990年代の初めから着実に研究を重ねてきたラボ·オン·チップが恩恵を受け、病院検査室と生物研究室風景を変える日が近づいている。

↑ "チップ上の実験室"ラボ·オン·チップを利用すれば、一滴の血乳がんと心臓病などを数分以内に診断することができる。 ナノエンテック提供

一滴の血で5分で疾患の診断

これまでも、がんマーカー検査(細胞から抽出した特定のタンパク質にがんの有無を判断)などの血液で病気を診断して出す技術があった。 しかし、この場合には、遠心分離器で血球と血漿を分離する過程が必要で診断までぶっ通しで2、3日程度かかります。 さらに、注射器で大量の血液を抜いているうえ専門的な処理も必要制約が少なくなかった。

ところが最近にバイオ企業であるナノエンテックは、既存の腫瘍マーカー検査の短所を補完した、ラボ·オン·チップを搭載したノートパソコンサイズの携帯用検査装置 "フレンド(FREND)"を商用化することに成功した。 これ外部動力なし30㎕の血液(血の一滴は30〜50㎕)でわずか5分で各種疾患の診断を終えることができた。

この装置は、プラスチック製のカードとリーダーで構成されている。 プラスチックカードは、血液中の特定の疾患関連タンパク質のがあれば免疫(抗原ㆍ抗体)反応が起きて光を放つチップを内蔵しており、リーダーは反応の結果を分析する役割をする。 これにより、様々ながん検査と心臓病の誘発因子検査が可能であり、性ホルモン(妊娠、排卵など)、甲状腺、成長ホルモン、骨粗しょう症などの検査と応急と慢性疾患の診断も可能になる見通しだ。

また、バクジェギュン韓国科学技術院(KAIST)教授チームは、極少量のがん組織には、一度に最大20種類のがん特異物質を検査することができる乳がん検査用ラボ·オン·チップを開発した。 これ乳癌検査にかかる費用は、従来の200分の1で、検査時間は10分の1に減らすことができた。 乳がん患者115人を臨床試験した結果、98%の精度を示した。

ソンゴンヨン韓国電子通信研究院(ETRI)バイオセンサー研究チーム長は6日、30秒以内に血球と血漿を分離した後、30分後に食品毒素とがん細胞などを診断することができるラボ·オン·チップを発表しました。 このチップは、100個のナノセンサーを介して食品毒素と病気をすばやくスキャンすることができる。

最近では、野菜に付着した病原菌を現場ですぐに確認することができるラボ·オン·チップベースのポータブル検出器も出てきた。 ユンジョンリョル米国アリゾナ大農業工学科教授が開発したこの検出器は、新型インフルエンザや重症急性呼吸器症候群(SARS)などの呼吸器疾患の感染の有無もすぐに診断することができる。 この製品は、光が微細チャネルに沿って流れるようにする技術を利用することで、既存のチップよりも1,000倍以上の精度が高い。 ユン教授は "早いうちに携帯電話にも装着できるようにしたい"と話した。

実験用マウスの役割も可能

ラボ·オン·チップは、近いうちに実験用マウスの役割も代替するものと見られる。 欧州連合(EU)が2009年6月に発効した新化学物質管理制度(REACH)によると、欧州に持ち込む化粧品は、3万種類の化学物質の毒性試験に合格しなければならないと規定している。 この試験に合格するためには、一つの化学物質の吸入試験で200匹のマウスが必要であり、化学物質の吸入による長期的な影響まで確認するには3,000マリーナかかる。 ところが、来年からヨーロッパでは、動物愛護団体の要求のために実験用マウスを用いて化粧品毒性試験を行​​うことができない。

これに対する対策として、各国は、実験用マウスを交換する毒性実験用ラボ·オン·チップの開発に積極的に乗り出している。 世界的な化粧品会社ロレアルはバイオ企業であるヒュレルと手を取り合って肌アレルギー検査のためのラボ·オン·チップの開発に入った。 肌に有害な物質が当たると免疫細胞である樹状細胞が分泌され、リンパを介してリンパ節に届く。 ここで樹状細胞は、同じ免疫細胞であるT細胞を呼び寄せ、外部侵入者を攻撃する。 この反応がひどくなると、皮膚が腫れて熱が出るアレルギー反応が現れるが、この一連の過程を小さなチップに行われるようにしたのだ。

化粧品毒性試験は、皮膚だけでなく、呼吸器にも適用される。 脇の臭いをなくすデオドラントや香水は呼吸器の健康に影響を与える可能性があるからだ。 この実験のためにケリーベルヴェ英国カーディフ大学教授は、化粧品毒性試験用マイクロ肺を開発した。 直径0.5㎜のプラスチックビーズの表面に肺の細胞を育てた後数千個を集めて3次元構造の人工肺を作り出した。 現在ベルヴェ教授チームは、基板に肺の細胞を培養して、ユニリーバとアストラゼネカなど製薬会社の薬品試験的に供給している。 ベルヴェ教授は "人体効果を調べるのには、実験用マウスに比べて人間の細胞を用いた人工肺がより効果的だ"と述べた。

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