中国・揚州大学の研究チームが、唾液一滴で口腔がんの有無を判定する携帯型電気化学センサーを作りました。爪ほどの大きさのフレキシブル電極に唾液を垂らすと、その中に含まれる特定の遺伝物質の量が電気信号に変わって現れます。予備試験でこの信号を使って口腔がん患者と健常者を判別した精度は1点満点中0.98点と、ほぼ完璧に近い結果でした。ただし、これは一つの研究チームが少数の検体で確認した初期結果である点は留意する必要があります。
唾液中のひとつの遺伝物質ががんを知らせる
このセンサーが捉える標的は、マイクロRNA(miRNA)の一種であるmiR-31です。短い遺伝物質の断片で、細胞内で他の遺伝子の働きを調節する役割を担っています。2012年に台湾の研究チームが初めて報告したところによると、口腔がん患者の唾液ではこの物質が非常に小さな初期腫瘍の段階からすでに増加しており、腫瘍を切除した後には再び減少していました。同じ研究では、この物質が血液よりも唾液でより明確に検出されることも確認されています。その後、複数の研究がこれを裏付け、miR-31は口腔がんの候補バイオマーカーとして位置づけられるようになりました。
問題は、これまでこの物質を測定するには遺伝子を増幅して読み取る検査室検査(定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応)が必要だったという点です。唾液を採取して試薬を加え、機器にかけるだけで数時間かかり、専門の人員と機器を備えた検査室が必要です。今回の研究は、この過程を手のひらサイズの装置ひとつに縮小することに焦点を当てました。
電極上の化学反応が電気信号に変わる
研究チームは、鉄とDNAを結合させて作った特殊な素材を電極表面にコーティングしました。この素材は電気をよく通し、表面積が広いため反応を捉える場所が多いという特徴があります。ここにmiR-31が結合すると、「Gクアドラプレックス」と呼ばれる特定の形状の遺伝物質の鎖が形成され、この鎖にはメチレンブルーという色素がよく結合します。この色素が電極に蓄積した量に応じて電流信号が大きくなる仕組みで、研究チームはこの組み合わせを信号増幅用バーコードとして活用しました。検出限界も非常に低く、ごく微量のmiR-31だけでも信号を捉えることができました。
写真判読ではなく分子を直接測る
このアプローチは、AIが口腔内の写真を見て疑わしい部位を示す口腔がんスクリーニングとは異なる道です。その方式を扱った記事では、病変を見逃さない能力は優れているものの、正常な組織まで病変として示すケースが多いという限界がありました。今回のセンサーは、目に見える病変ではなく唾液中の分子ひとつを直接測定する方式であるため、まだ病変が目立たない段階でも信号を捉えられる可能性を狙っています。同じ研究チームが今年3月に発表した先行装置は、蛍光信号を紫外線下でスマートフォンのカメラで撮影して読み取る方式でしたが、今回はカメラなしで電極の電気信号だけで結果を得られるように変更しました。
まだ予備段階の結果だ
今回の結果は、一つの研究チームが行った予備的な臨床妥当性評価です。複数の病院から患者を集めて独立に再確認した結果はまだなく、正常組織ではない他の口腔病変とどれほどよく区別できるかも今後見る必要があります。それでも、唾液中の遺伝物質を検査室の外で電気信号として直接読み取る方式そのものは、複数の研究チームが同じ標的をめぐって装置を素早く改良しながら試みていることを示しています。検査室の機器の代わりに手のひらの上の電極ひとつで唾液を読み取る検査が実際の診療室に導入されるまでには、さらに多くの検証が必要です。