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【ニュース】呼気で新型コロナ検査~未来型呼気医療の確立へ~

  

 本学は10月16日、島津製作所との共同研究により、「呼気オミックス」による新型コロナウイルス検査法の開発に成功したと発表した。この検査法では、呼気中の代謝物を分析することで、新型コロナウイルス感染の有無や重症化リスクなどを判定することができる。また、感染症のみならず、がんや糖尿病などの診断にも応用可能で、呼気医療という未来型医療の発展に注目が高まっている。


 呼気オミックスは、呼気を採取し、質量分析装置(試料をイオン化し、質量でふるい分けることによって、試料に含まれる成分の同定と定量を行う装置)を用いて、エアロゾル(浮遊する数ミクロン程度の微小な液体、または固体微粒子)中に存在する代謝物や生体由来のタンパク質、ウイルスを網羅的に解析する技術である。その最大の特徴は、採血とは異なり体内から検体を取り出す必要がなく、被験者への負担が軽いことと、得られる情報の豊富さだ。新型コロナウイルス感染の有無の判断だけでなく、病期・病状の評価、重症化リスクの判定、予後・合併症の予測につながる情報の取得も可能である。特に重症化リスクの判定は、入院の必要性の有無を早期に判断し、医療負担を軽減するための重要な情報として期待を集める。


 新型コロナウイルス感染症を含む感染症全般について、本学大学院医学系研究科環境医学分野の赤池孝章教授は、「感染症を診断する際には、もちろん病原体を同定する必要があるが、炎症反応などの生体応答を解析することがとても重要だ。代謝物とその量は、生体応答で変化する。呼気オミックスを用いれば、原因となるウイルスの特定だけでなく、感染症という病態を形成するメカニズムに関わる物質の分析ができる」と語る。


 赤池教授は、新型コロナウイルス検査法への応用に先立って、約8年前から呼気を用いて代謝物を分析する試みに取り組んでいた。ヒトを含む哺乳類の体内のミトコンドリアでは、酸素を用いて有機物を分解し、エネルギーを取り出す酸素呼吸が行われている。赤池教授の研究グループは、この酸素呼吸の他に、硫黄を用いたエネルギー代謝(硫黄呼吸と命名)も行われていることを世界で初めて発見した。そして、この硫黄呼吸について研究するために選んだのが、呼気オミックスを用いて呼気中の硫黄代謝物を分析する手法だった。その中で突如起こった新型コロナウイルス感染症の大流行。近年、質量分析装置の高速化・高感度化が進んでいたこともあり、呼気オミックスの迅速な応用につながった。赤池教授は、「本学の充実した研究環境の中で、もともと最先端の大きな研究に取り組んでいたからこそ、素早く応用に取りかかることができた」と話す。


 呼気オミックスは、コロナ禍でその重要性が増している遠隔医療の実現においても大きな役割を果たす。一部の医師は、患者の見た目や匂いを診察の際の重要な判断材料としているといわれている。遠隔医療に関しては、患者の匂いをモニター越しでは把握できないことが課題として指摘される。しかし、呼気オミックスを用いれば、匂いとして感知される呼気中の代謝物を定量的に把握することができるため、医師が離れたところにいても総合的な診断が可能になる。


 また、新型コロナウイルスの検出のみならず、がんや糖尿病、心血管・肺疾患、生活習慣病などの診断にも応用可能だ。呼気医療が確立すれば、ウェアラブル端末に一息吹きかけるだけで健康診断ができるというのも夢ではない。さらに、呼気オミックスによる遠隔医療が発達すれば、将来の宇宙開発時などの閉鎖的・断続的空間での健康管理の向上にもつながる。赤池教授は、「我々は新型コロナウイルス感染症対策のさらに先を見据えている。呼気医療は最先端の技術であり、私たちの明るい未来は呼気医療にかかっている」と力を込めた。


 呼気オミックスによる新型コロナウイルス検査法は、さらなる精度・感度の評価を行い、1年後をめどに実用化を目指す。検査では、呼気回収装置を用いて、5分間の安静時呼吸で1mL程度の呼気凝縮液(呼気を冷却凝縮し採取した液状サンプル)を採取する。次にロボット化全自動処理システムでウイルスを不活性化し、最後に質量分析装置により解析する。


 島津製作所の分析計測事業部ライフサイエンス事業統括部MSビジネスユニット主任の遠山敦彦さんは、10月から本学大学院医学系研究科環境医学分野研究室で、検査装置の開発に携わっている。今後について、遠山さんは、「呼気の採取方法の標準化を進めるとともに、被験者が使いやすい装置のデザインを模索したい。また、呼気中の代謝物がコロナウイルス感染に伴ってどのように変化するのかについて臨床研究を通じて検証していく」と意気込んだ。

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報道部の今後の活動方針について(11/22更新)

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また、学内外のポストへの配置・学内便や学外便のお届け、高校への配布については、順次再開して参ります。東北大学新聞の記事および紙面PDFは、毎号本ホームページを通して閲覧可能です。
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