スマホのライトで新型コロナの付着を可視化するマスク技術を京都府立大が開発

京都府立大学(KPU)と科学技術振興機構(JST)は10月1日、ダチョウ抗体を担持した口元フィルター入りの不織布マスク(ダチョウ抗体担持マスク)を用いることにより、呼気からの新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)の可視化が、蛍光抗体法で肉眼でも可能であることを見出したと発表した。

同成果は、KPUの塚本康浩学長らの研究チームによるもの。今回の技術は特許出願済みで、米・スタンフォード大学医学部での臨床検体での検証を経て、KPU発ベンチャーであるオーストリッチファーマおよびジールバイオテックと、検査機器メーカーが検査キット化して国内外で販売する予定であるという。

新型コロナウイルス感染症(COVID-19)は、感染者の呼気やクシャミ、咳飛沫、唾液、鼻水などから感染すると考えられており、それらから簡便にウイルスを検出する技術の開発が求められている。

そこで研究チームは今回、塚本学長らが開発した「ダチョウを用いた高感度なSARS-CoV-2抗体の低コスト量産化技術」と「繊維素材への抗体担持技術」を組み合わせ、簡単な光照射だけでウイルスの有無を検出できる技術を開発することにしたという。

ダチョウの卵黄から高純度の抗体(ダチョウ抗体)を回収する技術をベースに、ダチョウ抗体を蛍光標識として、新型コロナ粒子に抗体が特異的に結合することで、ウイルス粒子が蛍光標識され、目視することを可能とする手法で、不織布に抗体を物理的に担持する方法などを活用することで開発された大量作製されたダチョウ抗体の活性を最大限に保持できるフィルターと組み合わせ、最小限のウイルス量でも捕捉できるフィルターへと最適化することに成功したという。

このフィルターはマスクの内側にセットして使うもので、唾液や飛沫、鼻水などがついた後に、それを外して(消毒した後に)蛍光標識されたダチョウ抗体を噴霧し、LED光を当てることで、フィルターの使用者が感染している場合、新型コロナが付着した部分が蛍光色で可視化されるという仕組みだという。

実際に、ウイルス抗原を液化したダチョウ抗体担持フィルターと、新型コロナ感染者が8時間使用したダチョウ抗体担持マスク(フィルター)に、実験室内で二次抗体を反応させた上で目視実験が行われたところ、フィルターに捕捉されたウイルスの可視化(目視)が確認されたほか、光源の1つとして、スマートフォンのLEDライトを用いた場合でも、ダチョウ抗体担持フィルター上のウイルスを目視することができたという。

(左)ダチョウ抗体担持マスク口元フィルター。この状態ではコロナウイルスの存在部位は不明。(中央)フィルターに、緑色蛍光標識ダチョウ抗体を噴霧した後に光が照射されたところ。コロナウイルスが蛍光標識されて浮かび上がった (右)赤色で蛍光標識された場合 (出所:プレスリリースPDF)

研究チームによると、同技術は新型コロナウイルスのみならず、インフルエンザウイルスやマイコプラズマなどの抗体を同時に混同して繊維に結合させ、標識となる二次抗体の蛍光色素を病原体ごとに変えておけば、一度に多種類の病原体を色の違いで判別することも可能となるとしており、今後は、自家蛍光(バックグランド・ノイズとなるマスク素材自体からの蛍光)が少ない不織布フィルターの開発や、ダチョウ抗体担持マスクに捕捉されたウイルス抗原を強く可視化させるための光波長の選定などの研究を加速させるとしている。

フィルターに2種類のライトが照射された結果。(上段)LED紫外線ブラックライトで照射すると、明確に浮かび上がる。(下段)スマートフォンのLEDライトは、紫外線ブラックライトほどではないが、新型コロナウイルス抗原が可視化されていることがわかる (出所:プレスリリースPDF)

また、スマートフォンのLED光(ライト)を用いた変異株を含むウイルス検出法を確立させ、呼気中ウイルスの簡易的迅速測定のためのマスク、検査キットのウェアラブル化など、無発症および未発症感染者からのウイルス排出を低コストで迅速に検出する技術の実用化を進めていくほか、スマートフォンの顔認証時における新型コロナ感染による生体反応のデータベース化にも着手していくとしている。