ナノポア検出器と機械学習をもちいたウイルス性眼疾患におけるウイルスの1分子検出

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K09695
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56060:眼科学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 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)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ウイルス / 感染症 / ナノポア / PCR / １分子検出

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。

自由記述の分野

眼科学

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。