소위 에이즈 바이러스, HIV로부터 알레르기까지, 스마트폰을 사용해서 간단하게 질병 진단이 가능한 기술이 보고되었다.

전 세계적으로 폭넓게 질병 진단에 이용되고 있는 「ELISA」라고 하는 방법을 응용한 것으로, 실험실의 대형 장치에서 대폭 소형화되었다. 질병 원인을 확인하고 싶은 「현장」에서, 정확하게 진단 결과를 예측할 수 있다는 점이 포인트다.

기본 기술은 「항원항체반응」

미국 캘리포니아 대학 로스앤젤레스校(UCLA) 캘리포니아·나노시스템 연구소의 연구그룹이, 나노테크놀로지(nano technology) 전문지 ACS나노誌의 온라인(on-line) 판에 2015년 7월9일 보고했다.

인간도 갖추고 있는 몸의 구조로, 이물(異物)에 들러붙어 공격하는 「항원항체반응」을 이용한 것이 이번 진단 기술이다.

질병 진단 툴로서 세계적으로 널리 사용되고 있는 방법에 「에라이자(ELISA)법」이 있다. ELISA에서 이용하고 있는 것이 「항원항체반응」이다.

항원항체반응은, 체내에 침입해 온 바이러스 등의 이물을 배제하기 위한 구조 「면역」에서 일어나고 있는 반응. 이물을 해치우기 위해서, 몸을 지키는 면역세포를 「항체」라고 하는 단백질이 만든다. 이물에 들러붙어, 최종적으로는 파괴로 이끈다.

항체가 들러붙는 상대인 이물을 「항원」이라고 부른다. 인간에 있어서, 자신 이외의 「이물」은, 이것이야말로 별의 숫자만큼이나 많이 있다. 면역의 구조는 정말 잘 만들어져 있어, 항체는, 100조 종류 정도의 이물에 각각 딱 들어맞아 붙는 형태의 물질이 체내에 준비되어 있다

감염증에서 알레르겐(allergen) 검출까지

ELISA에서는, 다양한 항체를 사용하여, 이 이물에 들러붙는 방법으로, 바이러스나 세균 등의 병원체를 혈액검사로부터 판별한다.

ELISA에 의한 혈액검사는, HIV, 웨스트 나일 바이러스, B형간염 바이러스를 비롯한, 많은 감염증에 대하여 전 세계의 병원에서 널리 행하여지고 있다.

감염증뿐만 아니라, 알레르기를 일으키는 항원인 「알레르겐(allergen)」에 대한 항체를 이용하여, 식품 중에 들어있는 알레르겐(allergen)의 검출 등에도 ELISA가 이용되고 있다.

해석을 불과 1분에

연구 그룹은, 대형이었던 ELISA의 해석 장치를 대폭으로 소형화하였다.

종래, 병이 유행한 현장에 손쉽게 가지고 들어가, 채취한 혈액의 검사 결과를 그 자리에서 바로 얻을 수는 없었다. 새로운 장치는, 3D프린터로 만들고 있다. 장치는, 스마트폰에 접속할 수 있게 되어 있다.

ELISA에서는, 통상, 종(縱)으로 8열, 횡(橫)으로 12줄인 합계 96개 칸으로 단숨에 해석할 수 있는 「ELISA 플레이트」라고 하는 접시에서 검사 반응을 진척시킨다. 반응 후에, 결과를 판독하는 장치는 통상 대형이다.

새로운 장치는, 발광 다이오드(LED)을 이용해서 반응을 조사한다. LED조사(照射)는 96개 칸마다 행한다.

판독된 데이터는 스마트폰의 전용 어플리케이션을 통해서 연구소의 서버에 전송된다. 전송된 이미지는, 이 장치용에 개발한 알고리즘에 의해 해석되어, 진단 결과로 되어서 스마트폰에 반송된다. 그 기간은 불과 1분 정도.

정밀도도 높다고 확인

연구그룹은, 이번에 개발한 해석 장치의 성능을, UCLA 임상미생물연구소에 설치되어 있는 표준적인 판독기와 비교했다. 연구소의 판독기는, 미국 식품의약품국(FDA)에 인가된 기계(機械)다.

비교 테스트는, 「이하선염 바이러스」 「홍역 바이러스」 「단순 헤르페스바이러스 1형」 「단순 헤르페스바이러스 2형」인 4개의 바이러스를 ELISA 검사로 하였다. 샘플은, 합계 571인분의 바이러스 감염자의 샘플을 이용했다.

결과, 개발한 해석 장치로 정확하게 진단할 수 있었던 것은, 이하선염이 99.6%, 홍역이 98.6%, 단순 헤르페스바이러스1형과 2형이 모두 99.4%이었다.

개발한 해석 장치의 정밀도는 연구소에 설치된 대형장치에 떨어지지 않는다는 것이 확인되었다.

폭넓게 이용 가능

이번에 개발한 해석 장치는, 환자의 눈앞이나 재택에서 행하여지는 검사인 「포인트 오브 케아 검사」라고 연구 그룹은 설명한다.

특정 질병을 단숨에 조사하는 선발 검사인 「집단 Screening 검사」, 대형 판독장치가 설치되어 있지 않는 지방에서 백신 효과의 추적 검사 등에, 폭넓게 이용이 가능하다고 연구 그룹은 말하고 있다.

스마트폰과 같은 간단한 장치로 간단하게 질병 진단을 할 수 있는 발상(発想)이 갑자기 주목받고 있다 (one push 15분으로 감염 판정, 스마트폰으로 HIV와 매독의 감염을 확인하는 新디바이스). 이 밖에도 또 다른 간단한 검사가 등장한다고 해도 이상하지 않을 것이다.