この重要な待機時間は、オーフス大学の化学科の研究チームが開発し、52名の患者の血液サンプルで検証した新技術を用いることで大幅に短縮できるようになった。研究者らはその成果をACS Sensors誌に発表している。
解決策は、血中サンプル内の薬物濃度を直接正確に測定する統合光学測定技術を備えた小型機器で構成されており、化学の教授で研究グループの長であるクルト・ヴェステラガー・ゴトフェルフが説明します。「具体的には、血液サンプルを取り、未処理の血液を小さなカセット内のチップに滴下すれば、10分未満で正確な読取りが得られます。サンプルを検査室へ送る必要も、遠心分離する必要もなく、病院の生化学部門で1時間かかるような一連の手作業を経る必要もありません。分析全体が小さなカセットの内部で自動的に行われます」と説明します。
このような複雑な測定は、これほど高度に専門的な中央研究所の機器がなくては不可能だと、以前は考えられていました。
クルト・ヴェステラガー・ゴトフェルフ
研究プロジェクトのアイデアは、DNAナノテクノロジーという教授の基礎研究分野に根ざしています。DNA鎖が正確に結合する自然の能力を活用して、分子レベルで小さく組織化された形状を作り出す領域です。これにより、高い精度を持つセンサーや生物学的ナノロボットを作り出し、例えば体内の病変細胞へ薬を直接届けることが可能になります。
この突破口が生まれたのは、特定の薬物分子を認識し、検出時に光信号を発する生化学的検査法をクルト・ヴェステラガー・ゴトフェルフが開発したときでした。「血液中でどの分子を探すべきかを長時間検討しました。技術的に物質を測定できるだけでは十分ではないとすぐに悟りました。結果が急を要さない場合、病院はサンプルを中央研究所へ送って1時間あるいは数日後に回答を得ることになります。私たちは即座に回答が必要とされる領域を見つける必要がありました。」と彼は説明します。
分析時間の最適化は開発作業全体を通じて中心的な焦点でした。「脳卒中を扱うときには時間が全てです。脳のある部分が酸素を受け取らない時間が長くなるほど、組織死や脳損傷のリスクが高まります。したがって迅速に対応することが不可欠であり、この解決策は重要な数分を削り、患者の転帰を大幅に改善します」とゴトフェルフは述べます。
脳卒中のような急性の状況で直面する課題は、患者がすでに抗凝固薬を使用しているかどうかを判断することです。デンマークでは200,000人を超える人々がこの治療を受けています。「急性の脳卒中で入院した患者を診るとき、医師は直ちに薬が体内にあるかを知る必要があります。抗凝固薬の濃度が高い状態で血栓溶解薬を投与すると、致命的な脳出血を引き起こすリスクがあります」とゴトフェルフは説明します。そのようなケースでは、血栓を機械的に除去することも選択肢となります。
新技術はカセット内で血球を直接分離するフィルターと、特定の抗体、および正確な薬物濃度を表示する光学測定を組み合わせた仕組みに基づいています。デンマーク国内外の病院からの血液サンプルで試験され、従来の中央研究機関の機器と同等の結果を、はるかに速く得ています。
「大型で非常に高価な研究機器を購入する代わりに、この解決策はDKK 30,000〜50,000ほどの小型・コンパクトな機器として組み込むことができます。これにより、装置を小規模な病院や地域クリニックに設置し、迅速な回答を得るために患者やサンプルを長距離輸送する必要がなくなります」とクルト・ヴェステラガー・ゴトフェルフは述べます。
研究者らは当初、血液を薄くする薬に焦点を絞っていましたが、研究はこの技術が免疫抑制薬や抗生物質など、他の重要物質の濃度も測定できることを示しています。これには大きな展望が開かれ、教授は強調します。「患者ごとに血中へ薬がどれだけ吸収されるかには大きなばらつきがあります。将来的には、慢性疾患を抱える患者や重要な薬を必要とする患者が自宅で検査を受け、そのデータを直接医師に送ることになっても何ら不思議はありません。」
現時点での主な目標は、技術を実際の現場で活用して実社会に影響を及ぼすことだとゴトフェルフは語ります。2019年には、元PhD学生のライン・D. F. ニールセンとマルテ・ハンセン＝ブルーンと共同でスピンアウト企業MedicQuantを設立し、現在は技術のさらなる開発と製造を進めています。市場へ出る準備は3年以内と見込んでいますが、最大のハードルは市場の成熟と医療システムの臨床ワークフローの適応にあります。「私たちの方法は診断検査を患者のすぐ近くへ動かすことを可能にします。米国には大型の研究機器を購入できない小規模な地域医療クリニックが多く存在します。私たちのような小型で手頃な機器は、そうした環境にも適しているでしょう」と彼は説明します。
教授は、医療分野での技術の普及にはある程度の説得が必要だと考えています。「このような複雑な測定は、高度に専門的な中央研究所の機器なしには不可能だと以前は考えられてきました。市場はまだ、この技術が高価な中央検査システムと同等の性能を提供できることに気づいていません。」
「スピンアウトを成功させるには、技術を100パーセント信じ、必要な推進力を持つ適切な人材を揃える必要があります。さらに研究者として、資金調達や事業運営にどれだけの労力がかかるかを過小評価しがちです。MedicQuantでの私の役割は徐々に助言的な立場へ移っており、現在この会社を今日の形へと築き上げた功績は、元の二人の学生、マルテとライン、そして彼らが組み立てたチームに帰すべきだと考えています。」
この手法は、光学測定技術と小型の使い捨てカセット、そしてコンパクトな光学リーダーを組み合わせたものです。最初に、特定のアッセイを含むカセットを機器に挿入し、そこへ少量の血液サンプルを加えます。血液は統合フィルターを通過して血球を留め、血漿が測定室へ流れ込みます。フィルター内には化学および生物学的試薬があらかじめ乾燥しており、血漿がフィルターに触れると試薬が溶けて分析が開始されます。リーダー機器は光学信号を測定し、正確な薬物濃度を算出します。サンプルは遠心分離や手作業の前処理を要せず、分析の全てが小さなカセット内で自動的に完了します。
この技術はこれまで、3種類の抗凝固薬（ダビガトラン、リバーロキサバン、アピキサバン）に加えて、がん薬メトトレキサートと抗生物質のリネゾリドについても試験されています。
出典: オーフス大学
