2020年04月08日 12時06分サイエンス

新型コロナウイルス感染症の検査能力を「待機状態の検査機器」を使って大幅に引き上げる新たな手法が登場

世界各国で新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の検査数を増やす方針が打ち出されており、日本でも安倍晋三首相がPCR検査の1日あたりの実施数を2万件に増やす方針を明らかにしています。そんな中、カリフォルニア州に本拠を置いて医療診断機器の開発を行うBillionToOneが、既存の検査機器を再利用して従来のPCR検査を大幅に上回る処理能力を誇る検査手法を開発したことを発表しました。

BillionToOne's COVID-19 Response
https://www.billiontoone.com/covid-19

BillionToOne Announces Groundbreaking New COVID-19 Test Unlocking One Million Daily Tests | Newswire
https://www.newswire.com/news/billiontoone-announces-groundbreaking-new-covid-19-test-unlocking-one-21125115

新型コロナウイルス感染症のPCR検査数を増やすことは、隠れた患者を見つけ出して効果的な自宅隔離政策を実現し、新型コロナウイルス感染症の拡大を防ぐことにつながります。しかし、従来のPCR検査機器は1度に48個ほどのサンプルしか検査することができず、急激に増加した新型コロナウイルス感染症の検査需要に対応することが難しいとのこと。医療機関側が患者からサンプルを採取する頻度を増やしても、検査機器や試薬の量がボトルネックになってしまうとBillionToOneは指摘しています。

そんな中、BillionToOneは従来のPCR検査を大幅に上回る処理能力を実現する、新たな検査手法を開発したと発表しました。BillionToOneのCTOであるDavid Tsao氏は新たな検査手法について、「既存の機器を再利用し、時間のかかるRNA抽出ステップを排除し、COVID-19のための分散システムを可能にします」と述べています。

We’ve been working hard @BillionToOne on a new COVID-19 test that scales testing to everyone in the US https://t.co/izvVyc7TJm.
It (1) re-purposes existing infrastructure, (2) eliminates time-consuming RNA extraction, and (3) enables a distributed system for COVID-19 testing.
— David Tsao (@dtsao) April 7, 2020

BillionToOneの研究チームは新たな新型コロナウイルス感染症の検査手法を開発するに当たって、ヒトのゲノムを解析するヒトゲノム計画でも使用された「サンガー法シークエンシング」という検査手法に着目。研究チームは機械学習アルゴリズムを用いて、自動化されたサンガー法シークエンサーで新型コロナウイルスのゲノムを検出する手法を開発したそうです。新たな手法はPCR検査において多くの時間を要しているPCR抽出のステップを排除することが可能な上に、感度や特異性も既存のPCR検査と同等だとBillionToOneは主張しています。

1台のサンガー法シークエンサーでは1日当たり最大で3840個ものサンプルを処理できるため、従来のPCR検査機器1台と比較して30倍もの処理能力が実現可能とのこと。

The first thing we figured out is how to run COVID-19 tests on existing automated Sanger sequencers. One sequencer can process up to 3840 samples per day. There are hundreds of sequencers of excess capacity because they were built for the Human Genome Project over 20 years ago.
— David Tsao (@dtsao) April 7, 2020

ヒトゲノム計画に伴って開発・配備され、余剰能力を持っているサンガー法シークエンサーは世界中に存在します。カリフォルニア州だけでも10台以上のサンガー法シークエンサーがありますが、たった2台のサンガー法シークエンサーで、記事作成時点におけるカリフォルニア州全体の検査能力を上回る検査を実施できるそうです。

It would take only 2 sequencers to surpass the current test capacity for all of California. There are far more than 2 sequencers in California (some individual labs have 10 or more).
— David Tsao (@dtsao) April 7, 2020

Tsao氏は、「RNA抽出をスキップして自動化されたサンガー法シークエンサーを使用することで、アメリカでは既存の臨床検査室で1日あたり20万サンプルの検査能力を追加することができると考えています」とコメント。新たな検査手法は、既存のPCR検査と異なる機器と試薬を使用するため、稼働中のPCR検査体制の邪魔をすることはありません。

By skipping RNA extraction and using automated Sanger sequencers, we think the US can get to an additional 200,000 samples per day test capacity in existing clinical labs.
— David Tsao (@dtsao) April 7, 2020

サンガー法シークエンサーを用いた新型コロナウイルス感染症の検査は、最低限のトレーニングさえ行えば、サンガー法シークエンサーが配備されているどの実験室でも簡単に実行できるそうです。記事作成時点では規制によってサンガー法シークエンサーを用いた新型コロナウイルス感染症の検査は行えないそうですが、アメリカ食品医薬品局(FDA)の緊急臨床使用許可が下りれば、2週間以内に試薬キットの製造および実験室への配備が可能だとのこと。

BillionToOneのCEOであるOguzhan Atay博士は、「私たちはみな、このパンデミックが日常生活のあらゆる側面に与えた影響を見てきました。生命の喪失から経済へのダメージ、医療システムへの負担まで、新型コロナウイルスは国に壊滅的な打撃を与えました。私たちがパンデミックと戦う最前線に立つことができて光栄です。BillionToOne独自のテクノロジーが命を救い、ウイルスのまん延を阻止することを確信しています」と述べました。