検査もできる使い捨てマスク〜日経サイエンス2021年12号より

新型コロナ対策にうってつけ

マスク着用と検査は新型コロナウイルス感染症対策の要だが，この2つをまとめて実行するデバイスが登場しそうだ。ハーバード大学とマサチューセッツ工科大学の研究者が合成生物学の技術を使って，新型コロナウイルスを正確に検出するマスクを作った。

合成生物学では，遺伝子配列を検出するセンサーなど様々なデバイスを生物のパーツを使って作る。従来の取り組みはこうしたセンサーに工学的に改変した細菌を使ってきたが，生きている細胞には困難（例えば栄養を与え続けなくてはならない）とバイオハザードの危険がつきまとう。これに対し今回の研究では，遺伝子や酵素など細胞が含む成分を用いてフリーズドライの“細胞なし”回路を作り，これを多孔質の柔軟な素材に載せてウエアラブルデバイスを作る（この研究チームはそうした回路を紙のうえに作る方法を2014年に発表していた）。

「今回の重要な進歩は，実験室で使われている技術をウエアラブルデバイスにしたことだ」とマサチューセッツ工科大学の生物工学者リュー（Xinyue Liu，生物利用センサーを開発しているが，この研究には関与していない）は評する。こうしたツールは現場での簡易検査を可能にするだろう。

標的DNAを探し当てるとマスクが変色
Nature Biotechnology誌に掲載された今回の論文は，“細胞なしセンサー”をゴムや布，紙のうえに加えて，新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）やエボラウイルス，MRSA（メチシリン耐性黄色ブドウ球菌），神経ガスなどを検出する方法を記述している。SARS-CoV-2検出マスクに使われるセンサーを含め，いくつかのセンサーはCRISPR技術を利用している。ガイドRNAが標的の配列を探し当ててくっつくと，その核酸を切断する酵素が活性化する。この酵素は近くにある別の核酸も切断し，蛍光タンパク質が遊離して発光する。この手法は多用途の「プログラム可能な」センサーを作ることができるので，ウイルスに変異株が生じても迅速に対応して検出が可能だ。

試作マスクはボタンを押すとセンサーに水がまわって働き始め，ウイルスを分解してそのDNAを検出のために増幅する反応がスタートする。例えば入院患者が着用してスイッチを入れると，90分以内に一連の処理が進んでマスクの色が変わる。「呼気は検体を適切な濃度で非侵襲的に採取するのにうってつけだ」と，独フライブルク大学のセンサー専門家ディンサー（Can Dincer，この研究には加わっていない）はいう。「この応用は現在のニーズにぴったりだ」。（続く）

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