実施センター

理化学研究所 開拓研究本部 新宅マイクロ流体工学理研白眉研究チーム

実施代表・実施者等

新宅 博文 理研白眉研究チームリーダー・金子 泰洸ポール 特別研究員・西川 香里 テクニカルスタッフ

研究概要

問1：研究の概要を教えてください。

新たな変異株の出現をいち早く把握することができれば、新型コロナウイルスの爆発的な感染拡大を押さえることにつながります。しかし、現在の技術では、サンプル数が大幅に増えた場合もマンパワーで対応するしかないため、いずれ検出能力に限界がくることも考えられます。そこで、独自のサンプル識別技術を活用することにより、数千人分のサンプルを一度にまとめて遺伝子解析できる方法（プール方式）を開発し、新規変異株の検出能力を飛躍的に向上させることを目指します。

プール方式で新規変異株の検出と特定を可能にするマイクロ流体技術の開発

問2：なぜこの研究を行おうと思ったのでしょうか。

もともと別の研究で開発したサンプル識別技術が、新型コロナウイルスの変異株の検出に役立てられると考えたからです。

現在は、一人一人のサンプルを別々に遺伝子解析しなければなりませんが、これには時間と労力がかかります。一方、私たちは別の研究の目的で、RNAにサンプルを識別するための番号を付けることができる技術（DNA分子バーコード法）を既に持っていました。この技術を応用して、それぞれの人のサンプルに識別番号を付けることができれば、たくさんの人のサンプルをまとめて遺伝子解析できると考え、この研究をはじめました。

問3：どういった方法でそれらの問題を克服するのでしょうか。

それぞれの人のサンプル（唾液や咽頭ぬぐい液など）を、DNA分子バーコードを表面に付加したマイクロビーズ（直径約20μm）に混ぜてPCR検査を行います。サンプルの中に新型コロナウイルスのRNAが存在すると、ビーズの表面でPCR反応が起きてウイルスのゲノム配列が増幅します。また、PCR反応の過程で、DNA分子バーコードがウイルスのゲノム配列にくっつきます。PCR反応が起きたビーズは特定の試薬で蛍光を発するという特性があるため、フローサイトメータという分析装置で光ったビーズだけを集められます。集めたビーズからDNAを切り離して、次世代シーケンサーで遺伝子解析をするとDNA分子バーコードとウイルスのゲノム配列を読み出すことができます。

プール方式での変異株検出方法

問4：現時点でどこまで分かっているのでしょうか。

現在はウイルスサンプルの代わりにmRNA細胞を使って、ビーズの上でPCR反応が起こせるかを確認する実験を行っています。実験の結果、PCR反応を起こすために必要な条件をある程度見いだすことができました。

問5：今後の課題を教えてください。

実際のウイルスサンプルを使って、実証実験を行いたいと考えています。また、効率的なPCR反応とウイルスのゲノム配列の読み出しを行うためには、ビーズ表面につけるプライマーの塩基配列を最適化する必要があります。

2021年10月14日掲載