| 研究課題/領域番号 |
21H03845
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 関西学院大学 |
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研究代表者 |
佐藤 英俊 関西学院大学, 生命環境学部, 教授 (10300873)
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| 研究分担者 |
松吉 ひろ子 東海学園大学, 健康栄養学部, 准教授 (10448772)
大嶋 佑介 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (10586639)
橋本 剛佑 関西学院大学, 生命環境学部, 助教 (30868831)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | ヒト感染性ウイルス / ラマン分光分析 / 生細胞分析 |
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| 研究実績の概要 |
環境中のヒト感染性ウイルスを，連続的にモニターし，ウイルスの存在を3時間以内に検出する技術の開発が，本研究の目的である。従来の研究では，特定の細胞を用いてモデルウイルスの感染を3時間以内に検出する原理実証に成功していた。本研究では，より実用的な技術へと開発を進めるため，細胞やウイルスの種類を増やし，安定的な解析モデルを作り，試作機の開発を行う。
本年度は細胞とウイルスの組み合わせによる反応性の違いを研究した。HEK293細胞は複数のウイルスモデルに対して高い感受性を持つ。一方，Hela細胞にアデノウイルスを感染させ，ラマン分光法で解析した結果，Hela細胞の反応は非常に小さいことが示唆された。検出時間の短縮については，2時間での検出に初めて成功し，再現性の確認など引き続き安定的な検出法の開発を進めていく予定である。ウイルス感染に対する細胞の変化は非常に小さく，培養環境の変化による細胞そのものの分子組成変化と，ランダムなホワイトノイズによる解析モデルへの影響を分離して解決する方針を策定した。
室内環境における空気中のウイルスを収集し，検出するための，試作機の設計・試作を行った。試作機は室内を模倣する小型のアクリルボックスと気体収集ポンプからなる。気体収集ポンプは陰圧による間接吸入機構を持ち，汚染気体はウイルス捕獲濃縮液を通ってからポンプへ流入する構造となっている。P2実験室内の安全キャビネット内で実験できるシステムとなっている。今後性能評価と改良開発を進める予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
安定的な解析モデルの開発を目指し，基本的な多変量解析の応用を試みた。問題点の解析に成功し，開発方針を策定し直すことができたが，問題の解決には至っていない。細胞の培養条件の変化が細胞に与える変化と，ランダムなノイズが解析モデルに与える変化は独立しているため，これらを並行して解決する方針を策定した。解析モデルに関しては，ニューラルネットワークやAIの応用も期待できるが，現時点では解析モデル内部での判別基準を明らかにすることが原理の確証に必要であるため，比較的単純な数学的アルゴリズムを利用する解析法のみを利用している。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究の進行はほぼ予定通りであるが，ウイルスに対する細胞の反応は従来予想していなかったほど異なることが分かってきた。また，培養液の変化に対する細胞の応答も予想を超えて大きく，データ蓄積の規模と必要性が予想より増大している。博士研究員の雇用により研究の進捗は加速されており，実験規模の拡大に対応できる予定である。実験の増加に伴いウイルスモデルの購入に必要な費用が増大しており，今後ウイルスを実験室内で調整する必要が予想される。ウイルスモデルの自作により遺伝子改変も可能となり，研究に用いるウイルスの自由度が高まる。一方，必要な作業量も増加するため，効率的に研究結果を得るための計画の見直しを行っていく予定である。
ウイルス収集装置の試作に関しては，現有の送液ポンプが不十分である可能性が示唆された。ポンプの流量の調整が不十分であり，今後新たなポンプの導入を検討する。現時点では知的財産権を申請できるような新たなデザインは誕生していないが，ウイルス収集と培養液の安定化に必要な最適値と適した装置デザインの検討を進めており，知的財産権の獲得へをつなげていく予定である。
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