| 研究課題/領域番号 |
21K09695
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56060:眼科学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
橋田 徳康 大阪大学, 大学院医学系研究科, 寄附講座准教授 (30456959)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | ウイルス / 感染症 / ナノポア / PCR / １分子検出 / 1分子検出 / 診断 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
眼科領域におけるウイルス感染症に焦点をしぼり、様々なウイルス感染症患者より臨床サンプルを採取し、ナノポア検出器を用いて1分子レベルでウイルスを検出し、その波形を人工知能（AI）を用いて深層学習させ、オンサイト分析に有用な解析技術の確立を研究の目的とする。
１）ウイルス性眼疾患患者由来の臨床サンプルにおけるウイルスの1分子検出（検出の実現性と検出技術の確立）：実際に臨床サンプルで測定できるかどうか？
２）定量PCRデータとの相関解析と定量精度の向上：定量性があるかどうか？
３）AIを用いた機械学習による波形解析を通じた有用性のある診断に関する基盤技術の確立：ナノポア検出器が実際の臨床に使えるかどうか？
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| 研究成果の概要 |
我々は、直径数百nm以下の貫通孔（ナノポア）を作製したシリコン基板をウイルス粒子が通過する時の電流変化を用いて、ウイルス粒子を極短時間（数十秒から数分）かつ1分子レベルで検出するナノポア検出器を開発し、電流波形を深層学習する人工知能（AI）と融合させることで、1個の生きたウイルスを高速・高精度に識別するシステムを構築した。ヘルペスウイルス感染症例を代表的眼疾患として、培養ヘルペスウイルス・ヘルペスウイルス感染患者の臨床サンプルにおけるAI-ナノポア技術による圧倒的短時間での感染性病原体のオンサイト検出・判定技術の有用性を検証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来のウイルス感染の判定は、ウイルスゲノムのPCR法による検出であったが、臨床検体を検査会社に提出して結果が得られるまでに数日の期間を要し、自施設に検査機器がある場合でも数時間を要する。より迅速な診断が求められる臨床の現場で、本研究で解析予定のナノポア検出器は、検出にかかる時間が数分でウイルス粒子の１分子検出が可能でしかもオンサイトで可能になるため、従来のヘルペスウイルス・アデノウイルス感染症をはじめとしたウイルス性眼感染症克服に向けた新しい迅速診断技術を提供できる可能性がある。
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