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     バイオ・メディカル ①  

  【病原体ナノセンサー/の考察】 (Twitter/1~49/完)


                  

トップページ/New Page Wave/Hot Spot/Menu/最新のアップロード/   担当: ボス= 岡田 健吉 

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 2016年                  上 か ら 下  へ      
 2月12日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (1)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (1)



      参考文献 :  『日経サイエンス』 2016/03  

                『病原体ナノセンサー』  S.O.ケリー  (カナダ/トロント大学)

「お久しぶりです!」アンが、両手を組んで言った。「生物情報科学/担当の、厨川アン

です! <Twitter>での、私達の初仕事になります!」

「ええ…」夏川が、ガウンのポケットに片手を入れた。「バイオハザード/担当の夏川

清一です!」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (2)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (2)


「夏川さん…」アンが言った。「<病原体ナノセンサー>は、最近ホットな、医療開発の

分野ですね?」

「そうですね…」夏川が言った。「感染症を確定診断するには、時間がかかります。試料

に含まれる病原体DNAはわずかで、検出が難しいのです」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (3)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (3)


「新型の…」アンが言った。「微小プローブ
(探査、精査)/<病原体ナノセンサー>は、

20分で感染症を診断できると?」

「そうです…

ナノスケール(/ナノメートルは、1メートルの10億分の1を表す単位)で生じる化学反応を利用した新デ

バイスだと、正確な検査結果を、1時間足らずで得られます!」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (4)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (4)


「今回紹介する…」アンが言った。「<病原体ナノセンサー>は20分といいますわ…

今年/2016年から、臨床試験も始まる、トップランナーですね?」

「そう…」夏川が、嬉しそうに笑みをつくった。「診断が速ければ、色々なシチュエーショ

ン(状況、情勢、事態)で、多くの命が救われます!」

「はい、革新的な技術ですね!」


 2月13日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (5)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (5)


「マラリヤと…」アンが言った。「腸チフスを区別できますし…エボラ出血熱の場合は、高

レベルの隔離が必要ですね。

それが、待ち時間20分で確定診断が下せたら、戦略レベルでの包囲網が可能ですわ。

これは、大きな盾になりますね、」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (6)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (6)


「感染症・バイオハザード
(biohazard/biological hazard/生物学的危害)の風景が…」夏川が言っ

た。「一変して来るでしょう。

<西アフリカでのエボラ出血熱/・・・ジャンプ>(/2014年の西アフリカのエボラ出血熱流行・・・

ギニア、シエラレオネ、リベリアで大流行し、WHOが<緊急事態を宣言>をした。)は、世界を震撼させました。

これが、20分で確定診断が下せるなら、状況は一変します。空輸・船舶・道路でも、スク

リーニング検査が可能になります!」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (7)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (7)


「それが可能なら…」アンが言った。「アレほどの、世界を震撼させるアウトブレイクには

ならなかったと?」

「まあ、そうでしょう…」夏川が、口に手を当てた。「しかし…

そもそも、HIV(Human Immunodeficiency Virus/ヒト免疫不全ウイルス/エイズ・ウイルス)やエボラ・ウイ

ルスが、人類文明にとって脅威となったのは、“文明のあくなき暴走”による、“生態系

の撹乱”です。20分で診断できても…“根本解決”となるか、どうかは…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (8)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (8)


「うーん…」アンが、赤毛を揺らして、うなづいた。「ともかく、話を進めましょう…

病原体の特定に時間がかかるのは…各感染症に特有な分子が…人体の中で、大量

のタンパク質等に、紛れているからです。1滴の血液試料に含まれる病原菌特有の…

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (9)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (9)


…分子マーカーは、わずか1000個程です。それが何兆個もの無関係な分子の海に漂

っています。ここから十分な数の標的分子を特定し、警告を発するのは、容易ではあり

ません。

高価で複雑な施設で、高度な訓練を受けた、優秀な技師が、慎重に、進めなければなら

ないからです」


 2月14日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (10)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (10)


「<病原体ナノセンサー>は…」アンが言った。「感染症の状況を一変させるのです

ね?」

「そうです!」夏川が、強くうなづいた。「小さなプラスチック容器に収めた、ナノスケール

の検出器です。直径がわずか、数億分の数mの微細なセンサーです…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (11)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (11)


「その容器に…」アンが言った。「血液を1滴入れれば…結果が出るという事ですね?」

「そうです…」夏川が言った。「このプローブ(/測定や実験で、試料に接触または挿入する針/探針。

生化学で、ある物質を検出するために用いる物質。)が、低濃度の病原菌DNAに素早く反応するの

は…1つは…DNA分子とサイズがほぼ同じだからです」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (12)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (12)


「つまり…」アンが言った。「標的サイズと、センサー・サイズが…同じナノサイズだから、

反応の速さにつながるわけですね?」

夏川が、うなづいて、言った。

「さらに…ナノ・プローブは、周囲の環境に反応し、大きなセンサーでは気づかなかった

コトでも、素早く検知することが、可能です…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (13)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (13)


「ええと…」アンが、モニターの方に目を移した。「カナダ/トロント大学の、このチーム

が…研究に取り組んだのは、10年ほど前の事だったと言います。

きっかけは…糖尿病患者の、携帯型・血糖値モニターに着目したのか、始まりだと言い

ます」



 2月15日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (14)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (14)


「この装置…」アンが言った。「携帯型・血糖値モニターは、実によくできていて…ブドウ

糖の分子が、1部の電子を放出する事で…回路が閉じて、電流が流れます。

これを…細菌やウイルスの、DNA断片やRNA断片の、計測に使えないか…と考えまし

た」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (15)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (15)


「病原体の…」アンが言った。「核酸の配列/塩基配列
(sequence/シークエンス)は…

病原体の存在を明示する…特異的な目印/マーカーになるわけです。

<病原体の・・・センサー>とするには…血液中に存在するこの病原体由来のDNA

断片を、釣り上げる必要があります」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (16)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (16)


「釣り上げるには…」アンが、口元で微笑した。「餌(エサ)が、必要になります…

DNA断片は…相補配列のDNA(/相補的DNAは・・・mRNA から逆転写酵素を用いた、逆転写反応によ

って合成されたDNA。)と…“特異的に・・・強く結びつく性質”…がありますわ。

細菌の相補配列のDNAを、設計し、合成する事は可能で…これを使います!」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (17)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (17)


「例えば…」アンが言った。「ブドウ球菌の、ある菌株について…

それを、釣り上げる餌/相補配列のDNA断片を、作れるのです。その菌株にしか結合

しない、特異的な餌です。

これを…<太さ1mm>の、<金のワイヤー>に、くっつけました…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (18)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (18)


「さあ…」アンが言った。「細菌DNAが…餌/相補配列のDNAと結合すると…<金の

ワイヤー>に…電子が放出され、電流が生じます。

血糖値モニターと同じですね。<金のワイヤー>を使ったのは、導電体として優れて

いるからです」



 2月16日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (19)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (19)


「ただ…」アンが言った。「DNAは電子を放出しにくく、金ワイヤーから十分な電子を引

き出さなく…検出可能な電流は生じないのです。

そこで増幅器を加えました。検査試料にルテニウム(/原子番号44の元素。元素記号は Ru。白金

族元素の1つ)という金属を含む分子を混ぜました…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (20)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (20)


「ルテニウムは…」アンが言った。「正電荷を帯びているので、負に帯電したDNAにくっ

つくのです。

そして…DNA分子が<センサー>に結合する時、金属ルテニウムも一緒について来

ます。この<金属・DNA複合体>は…

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (21)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (21)


…金ワイヤーから容易に電子を引き出し、検出可能レベルの電流を生じます。<セン

サー>表面につける餌を変えれば…異なる細菌DNAを特定できるわけです」

「はい…」夏川が言った。「が…現実には機能しなかったと…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (22)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (22)


「そうです…」アンが、うなづいた。「この方法は…現実に近い状況下では、上手く機能

しませんでした。

細菌DNAを、大量に含む資料では上手く行きましたが、実際の採血資料の水準では、

上手く機能しなかったのです」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (23)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (23)


「大量/数兆個の…」アンが言った。「細菌DNAを含む資料では、機能したのですが…

実際の医療現場では、たいがい1000個以下です。そこで、条件を緩め、100万個で

試したそうですが、機能しなかったそうです…」

「うーむ…」夏川が、口に手を当てた。「それでは、使い物にならない…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (24)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (24)


「はい…」アンが、うなづいた。「ここで、つまづいた様ですわ。そして、諦めかけた時…

別の研究プロジェクトからヒントを得ました。

それも、金ワイヤーを使うものでしたが…1mmではなく、10nm/ナノメートルのワイ

ヤーを使うものだったのです」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (25)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (25)


「10nm/1億分の1mの金ワイヤーは…」アンが言った。「5個のDNA分子を保持す

るスペースしかありません。

万策尽きた状態であり、ダメ元で…<ミリ・ワイヤー>を<ナノ・ワイヤー>に変え、

即席の実験を試みたそうです」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (26)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (26)


「すると…」アンが言った。「大変な事態が起こりました!

<ナノ・ワイヤー>に変えた事で、<感度が100万倍>に高まったと言います。複

雑で時間のかかる病原体の特定が、<ナノ・ワイヤー・・・ナノ・センサー>で、単純

化できる可能性が開けたのです!」



 2月17日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (27)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (27)


「うーん…」アンが言った。「<ナノ・ワイヤー>を使うと、何故、低濃度の細菌DNA

を検出できるのでしょうか。

それは…ワイヤーのサイズが、その形状に大きな影響を及ぼすから、と分かりました。

太いワイヤーの表面は…

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (28)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (28)


…ナノ・レベルでは、平らで滑らかです。そこに餌DNAを置くと、絨毯の毛の様に隙間

なく並びます。でも隙間が無いから、資料の液体も入りにくく、結果的に細菌DNAが結

合しにくいのです。

一方、ワイヤーがナノ・サイズだと…たった5個のDNA分子が載るスペースとは…

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (29)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (29)


…周囲に立体的にくっつきます。すると、餌DNAは<ナノ・ワイヤー>に生えた5本

の毛です。ギッシリと並んでいないから、空きスペースにも液体が流れ…同じナノ・サ

イズのDNA断片ですから…結合しやすいのでしょう」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (30)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (30)


「ブレークスルー
(/困難や障害を突破すること、革新的な突破口)となった…」アンが言った。「実験

のプローブ(probe/探針・・・生化学で、ある物質を検出するために用いる物質)は、上手く機能しましたが

…これは学生たちの手作業で、1日に10個しか作れません。臨床実験には何千個も

のプローブが必要になります。そこで、定石(じょうせき/将棋・囲碁の他、物事をするときの、最上とさ

れる方法・手順)のシリコン基盤(/電子デバイスの大量生産を図る、一般的な方法)の登場です…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (31)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (31)


「シリコンチップ(/ シリコンウエハー上に、同時に大量に作製される、数ミリ角の集積回路素子)は…」アン

が言った。「電極を付けることも、大量生産することも、可能ですね…

チップ上に…<10nmの突起/ナノ・ワイヤーの感度を大幅に高めた出っ張り>

を、作るわけです。そして半年後、<電気メッキ>…という手法に、行き着きました…」



 2月18日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (32)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (32)


「ふーむ…」夏川が言った。「その方法は?」

「まず…」アンが言った。「シリコンチップに、マイクロメートル級のやや大きめの構造を

作ります。すると金のドームに多数のスパイクがついた、栗のイガの様な構造ができま

す」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (33)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (33)


「<ナノ・ワイヤー>を成長させるより…」夏川が言った。「手っ取り早いわけか…」

「スパイクは…」アンが言った。「栗のイガの様に、様々な方向を向いていて、そこに餌

分子をくっつけると…<ナノ・ワイヤー>と同様の間隙ができます…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (34)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (34)


「そして…」アンが言った。「<電気メッキ>のタイミングも重要です。メッキをずっと続

けると構造サイズが大きくなり、使えなくなってしまう様ですね、」

「時間を詰め…」夏川が言った。「ナノ・スケールで終了すると?」

「そうです!」



 2月20日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (35)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (35)


★ 可能性の拡大・・・

「カナダ/トロント大学のチームは…」アンが言った。「今年/2016年に、臨床試験を

予定しています。

2~3年で…<細菌感染症のマーカー解析>に使え…<病原体の有無を20分以

内に確定>できる…としています」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (36)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (36)


「20分以内に…」アンが言った。「病原体を確定診断できれば、状況は飛躍的に改善し

ますわ。

この<検出センサー>は…<マルチプレックシング/多重性>という特徴もあると

言います。これは…一度に、複数の病原体を、探す能力ですわ」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (37)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (37)


「うむ…」夏川が、うなづいた。

「これは…」アンが言った。「こういう事です…

チップ上に<金のドーム>をたくさん作り、それぞれに異なるタイプの餌分子をつけま

す。そこに、資料血液を1滴たらすと、様々な病原体のテストが、同時に可能ということ

です」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (38)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (38)


「まあ…」夏川が言った。「従来の検査法の大半は、病原体由来のDNAを、1度に1つ

づつ調べるものですからねえ。莫大な、時間短縮が可能ですねえ…特に、パンデミック

(/感染症の世界的大流行)や、大災害のような、複雑な現場では…」

「この検査法では…」アンが言った。「最大20種類の検査が可能で…抗生物質耐性菌

5種のDNAもチェックし…確度99%に、達していると言います」



 2月21日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (39)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (39)


「新技術の…」アンが言った。「実用化のために、チームは Xagenic
(ザジェニック) とい

う会社を立ち上げました。“参考文献の著者” の Shana O.Kelley が、最高技術責任者

に就任しています」

夏川が、うなづいた。

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (40)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (40)


「この会社が…」アンが言った。「<センサー・チップ>と<プラスチック容器>を製造

し…診断テストに必要となる付属物一切を、<容器に収納する方法>を、開発してい

ます」

「すでに、終了していると?」

「そうですね…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (41)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (41)


「2016年の臨床試験は…」アンが言った。「クラミジア感染症
(性器クラミジア感染症/クラミジ

アの1種であるクラミジア・トラコマチス(CT)が尿路や性器に感染することで起こる、性行為感染症。女性不妊だけでな

く男性不妊との関連性も指摘されている。)と淋病(りんびょう/淋菌感染症・・・1984年をピークに減少したが、

1990年代半ばから増加しつつある。性器クラミジア感染症と同時感染(/淋病患者中20 ~ 30%)している場合も多

い。)について、<検出の正確さ>を調べるようですわ。

20ヶ所の、異なる病院と診療所が参加します。成功なら、FDA/米食品医薬品局に、

認可申請する運びになる…と言います」

「カナダ/トロント大学なのに、アメリカのFDAですか?」

「はい…そのようですね」



 2月23日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (42)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (42)


「アン…」夏川が言った。「これは<病原体ナノセンサー>ですが…

ナノテク(/ナノテクノロジー 医療)を利用した有望な検査法は、他にも開発が進んでいる様で

すね?」

「はい…」アンが言った。「特定タイプのガン検査でも…開発が進んでいますわ、」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (43)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (43)


「ええと…」アンが、モニターに目を移した。「アメリカ/イリノイ州/ノースウェスタン大

学のマーキン(Chad A.Mirkin)らは…

ガン細胞DNAと反応する…<金のナノ粒子・・・を開発し、腫瘍ができる前段階で

・・・ガン細胞を検出する>…ことに、成功しています」

「ふーむ…」夏川が、腕組みした。「その方面のことは、薄々とは聞いていましたが…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (44)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (44)


「ほほ…」アンが、笑った。「これも、薄々の話ですが…

他にも、アメリカ/マサチューセッツ州/タフツ大学のウォルト(David Walt)は…

<患者の体内にある・・・疾病マーカー分子を・・・計数するシステム>を、開発して

います。これは、ガンの診断と監視に、非常に役立つと期待されていますわ」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (45)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (45)


「研究は…」夏川が言った。「だいぶ、進んでいると?」

「そうですね…」アンが言った。「ただし…

これらの方法は、<検査ラボ(ラボラトリー/laboratory=実験室)・・・での利用>を前提に設計

されたものです。<診療所・・・外来患者向け>…のものではない、という事ですわ」

「ふーむ…」夏川が、うなづいた。



 2月24日

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (46)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (46)


「一方…」アンが言った。「<その場診断>に主眼を置く技術開発も進んでいます。

カリフォルニア州/カリフォルニア工科大学のイズマジロフ(Rustem Ismagilov)のチームは…

SlipChip/スリップチップという、無線装置を開発したと言います…」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (47)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (47)


「無線装置?」夏川が言った。

「これは…」アンが言った。「ケーブル無しで…DNA検出を可能にする装置ということで

すが、詳しい説明はありませんね。

あと…ニューヨーク州/コロンビア大学のシア(Samuel Sia)らは…2015年に…

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (48)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (48)


…<携帯電話に差し込んで使う・・・小型の採血器>を、『Science Translational

Medicine誌』に報告しています。

これは、HIV(エイズ・ウイルス)に対する抗体の有無によって、HIV感染を診断するもの…だ

そうです」

 

岡田健吉‏@zu5kokd1         

《 バイオ・メディカル 》 (49)

【 病原体ナノセンサー/の考察 】 (49)


「このニュースは…」夏川が言った。「耳に挟んでいます」

「はい…」アンが、うなづいた。「これらの技術のうち…幾つかは、今後さらに改良され、

医療現場に登場して来るのかも、知れませんわ…」

「はい!」夏川が、深くうなづいた。


・・・【完】・・・