夏季に牡蠣などの水産物を通じて感染する致命的な食中毒菌の検査時間が、従来の1日から1時間以内に画期的に短縮された現場診断技術が開発された。
国立釜山大学の4次産業融合バイオニクス工学科の韓元博士課程生(第1著者)と医工学専攻の新忠浩教授(責任著者)研究チームは、ビブリオ・ブルニフィカス(Vibrio vulnificus)感染の有無を現場で約1時間で確認できる携帯型紙基盤診断装置を開発したと発表した。
ビブリオ・ブルニフィカスは、汚染された海産物を摂取したり、傷口から体内に入ると敗血症や組織壊死を引き起こす。特に肝疾患のある人や免疫力が低下している人には致命的であり、迅速な検出と管理が不可欠である。
現在、食品安全検査に広く使用されているリアルタイム遺伝子増幅(PCR)検査キットは、精度は高いが、試料培養から結果確認まで通常1日を要する。高価な機器と熟練した専門人材を備えた実験室でのみ実施できるため、現場での即時適用には限界があった。
研究チームが考案した診断装置は、遺伝子増幅と検出の過程を機械的に自動化し、これらの欠点を克服した。牡蠣のえらから綿棒で試料を採取し、DNAを抽出した後、装置内部の紙パッドに試料と緩衝液を入れ、機械の「ゼンマイ」を一度巻くと自動的に反応が進行する。複雑な機器なしで37度前後の温度を維持すれば、約1時間後に紙ストリップに現れる線を通じて目で検査結果を判別できる。
性能検証の結果、純粋培養液では反応1回あたり細菌1個レベルの微量まで捕らえた。研究チームがビブリオ菌で人工的に汚染した海水で飼育した牡蠣の汚染の有無も安定して判別し、類似の他のビブリオ種とも明確に区別できた。また、核心となる紙反応パッドは常温で数週間保管しても性能低下がほとんどないことが確認された。
新忠浩教授は「従来の商用PCRキットが実験室中心であったのに対し、今回の装置は小規模施設や現場でも比較的簡単に使用できるように検査工程を自動化することに焦点を当てた」と述べ、「試薬を交換すれば、さまざまな病原菌の検出にも活用できると期待している」と説明した。
現在、純粋培養液および人工的汚染試料を通じて優れた性能が証明されているため、今後、実際の養殖場や流通現場などさまざまな環境での実証検証を経て、本格的な商用化につながる見込みである。
一方、今回の研究はセンサー分野の国際学術誌『ACSセンサー(ACS Sensors, IF 10.9)』8月号に掲載された。韓国研究財団の核心研究事業、教育部の理工系学術研究支援事業およびBK21事業の支援を受けて実施された。
* この記事はAIによって翻訳されました。
