新型コロナウイルスを人が触れる場所から検出するシステム構築へ

 

 

 

 

 

 

1.ウイルスは“ここ”にいるのか……？

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新型コロナウイルス（2019-nCoV）をはじめ季節性インフルエンザウイルスなどの病原体は罹患の可能性のある患者から検体をとり、体内にウイルスがあるかどうかを判断します。

 

ウイルス性の病気にかからないよう、手洗いやうがいなど、予防に予防を重ねている中、みなさんは「どこにウイルスがいるのだろう？それが分かれば良いのに。」そう思ったことは無いでしょうか。ドアノブ、手すり、空間中など、ウイルスがそこにいるかもしれないのに、つい触ったり吸い込んでしまっている可能性があります。
 
今回、私たちは、次世代シークエンス技術という、サンプル量が少なくても核酸（DNAやRNA）の分析ができる技術を利用し、人に感染が起こる前に、ドアノブや手すり、空間中など、人がいる環境からウイルスや細菌、真菌、花粉、寄生虫といった病原体を検出するための研究を開始しました。
 
この技術を確立することで、早期検出・アラートによる感染症対策が行えることを期待しています。新型コロナウイルス（2019-nCoV）に限らず今後も断続的に出現するであろう感染症。その対策に有効となる社会システムへの実装を目指し、研究の第一歩を踏み出したいと思っています。
 

 

 

 

2.ゲノム解析で、安心な社会づくりを。
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私たち株式会社ゲノムクリニックは、2018年4月24日に創業した、ゲノム解析ベンチャーです。共同代表である医師・博士の曽根原の研究・保有技術をベースとして「知ることで救える命を増やす」ことを掲げ、ゲノム・遺伝子解析技術の社会実装を目指しています。これまでに、不妊治療領域やがん領域において、解析サービスを実用化してきました。
 
次世代シーケンサーと呼ばれる、高度ゲノム解析機器を含むゲノム解析センターを自社で保有し、自前での研究開発からデータ解析まで、高度なゲノム解析の開発を進めています。
 
今回、新型コロナウイルス（2019-nCoV）が猛威を振るう中で、感染症とゲノム解析の相性の良さに注目しました。ゲノム解析は感染症の診断に既に広まりを見せており、病原体の特定だけでなく、予防や治療法選択にも活用されています。
 
上記のようは背景を元に、私たちで何か社会に貢献できることはないかと考え、多くの医師・研究者と議論を重ねる中で今回の研究の実施に至りました。
 

 

 

 

3.背景

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2019年12月に中国で感染の拡大が明らかとなった新型コロナウイルス（2019-nCoV）感染症により、中国内では3000名以上が死亡しています（2020年3月6日現在）。また本邦を含むアジア圏内、また欧州や北米、南半球にも感染が拡大しており世界的な公衆衛生学的脅威となっています。

新型コロナウイルス（2019-nCoV）感染症(COVID-19)に対しては現時点(2020年3月6日時点)で有効な治療法やワクチンが存在しないため、治療は基本的には対症療法であり、感染拡大防止のためにPCR法(※1)に基づく陽性者の同定と適切な隔離が実施されています。

しかしながら、新型コロナウイルス（2019-nCoV）は感染による発熱・咳等の発症前から感染力を有するとの報告もあり、感染を疑う症例の一次スクリーニングが困難となっています。そのため、感染前にリスクを減少させる社会的仕組みの構築が急務です。(※2)

新型コロナウイルス（2019-nCoV）の感染経路は従来の飛沫感染経路と同様と予想され、喀痰や体液を介した飛沫感染、また環境中の飛沫や付着物を介した接触感染が主たる経路と考えられています。
 

本研究では環境中の新型コロナウイルス（2019-nCoV）を高感度で検出する検査系を確立し、検出時に早期のアラートを発することにより新型コロナウイルス（2019-nCoV）感染を未然に防ぐシステムの構築を目指すものです。
 

※1. 遺伝子検査の手法の1つで、特定のDNA断片を選択的に増殖させる遺伝子増幅技術。検体を採取して感染を判断する方法で、限られた数のバリアント(遺伝子型)しか調べられない
※2. Goyal SM., et.al., Detection of viruses in used ventilation filters from two large public buildings. , Am J Infect Control. 2011 Sep;39(7):e30-8
 

隔離を余儀なくされたダイアモンド・プリンセス

 

 

4.研究ステップ/資金使途

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新型コロナウイルス（2019-nCoV）は、人からとった検体をPCR検査し、あるかないかを判定しますが、接触面や空間中にどの程度ウイルスが存在するかは分かっていません。その目的において、どのような解析手法が適切であるかも明らかではありません。

また、新型コロナウイルスを含めて、様々な病原体をまとめて環境中から解析する手法も不十分です。本検査ではこれらの課題を克服することを目指しています。

 

私たちはすでに、研究に必要な次世代シーケンサーなどを保有し研究開発を自社で行なっていることから、このクラウドファンディングでフェーズ２にあたる、ステップ5~6の部分で使用する試薬などの購入を進めることにいたしました。(*合わせて免責事項もご確認ください)
 

●フェーズ1(完了)
1. ラボのセットアップ
2. 微量DNA/RNA解析技術の確立
3.次世代シーケンサーの稼働
4.データ処理システムの整備

●フェーズ2
5.環境中ゲノムから病原体の検出
6.弱毒化ウイルス（インフルエンザウイルスやミセル化RNA）を検出
7.フィールドにおける実証

●フェーズ3
8.適切なアラート発信法の検討
9.実際の施設（医療機関、公共機関など）での稼働
 

＜＜資金使途＞＞
下記の費用は 
5.環境中ゲノムから病原体の検出
6.弱毒化ウイルス（インフルエンザウイルスやミセル化RNA）を検出
に必要な項目と内訳です。

 

30万円：次世代シーケンス用ライブラリー作成費
20万円：核酸抽出、PCR、次世代シーケンス試薬
20万円：新型コロナウイルス（2019-nCoV）検出用試薬（プライマー、Positive Control RNA等）
10万円：弱毒化ウイルス株（インフルエンザウイルス等を想定）
10万円：関連消耗品費
22万円：READYFOR手数料
計：112万円
 

＜＜スケジュール（予定）＞＞
早期実現を目標に、下記のようなスケジュールで研究を進めて参ります。

 

3/10〜4/17：クラウドファンディング募集期間
4/6〜4/30：検査系の精度評価
5/1〜6/30：フィールド検査の実施
6/30：研究結果を公表（論文投稿、学会発表、ホワイトペーパーを想定）

 

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環境中ゲノムから新型コロナウイルス（2019-nCoV）をどれくらいの正確さ（感度・特異度）で検出できるかは未知です。そのため、実際の感度が低すぎる場合（例えば通常の飛沫で飛散するウイルス粒子の10倍を要するような場合）は有効な検出法とならない可能性があります。
 
一方、その際にも患者検体の解析法としては有用な知見が得られる可能性があります。また新型コロナウイルス（2019-nCoV）には有効な検出法ではなくてもその他の病原体には有効である可能性もあります。いずれにしても、感染症対策にとって無意味な研究とはならないと考えています。
 
猛威をふるう病原体への新しい対策となるシステムの構築を目指していくためにも、どうかみなさまの力をお借りして、この研究の第一歩を一緒に踏み出していきたいと思います。

応援をお願いいたします。
 

 

5.研究の手法
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1. ポジティブコントロールRNAを用いた環境中RNA検出系の検討
 

既に配列が既知かつ病原性を持たない新型コロナウイルス（2019-nCoV）の部分配列RNA検体を用い、実際に環境中からRNAを検出できるかを検討します。また、より実際の飛沫モデルに近づけるために弱毒化インフルエンザウイルスなどの安全なウイルスやミセル化した新型コロナウイルス（2019-nCoV）のRNAも使用します。

ドアノブや手すり、スイッチ等を想定した異なる素材（ガラス、木材、プラスチック等）の表面に濃度の異なる検体を滴下し、乾燥後に綿棒等で擦過し、RT-Realtime PCRや次世代シーケンサーを用い新型コロナウイルス（2019-nCoV）（または他病原体）が検出できるかを明らかにします。また検出限界となるRNA濃度を推定し、実際に有用性のある検出感度となり得るかを検討します。

飛沫やエアロゾルとして空間中にウイルス粒子が拡散するケースも想定し、上記の検体をミストとして用い、ヘパフィルター等を備えた集塵機で回収した検体の解析も同時に行います。
 

 

2. フィールド中での病原体RNA検出

 

本検出系を用いて数〜数十粒子の病原体検出が可能と判断された場合、実際にフィールドでの病原体検出を目指します。特にハイリスクと考えられる医療機関や多く人々が集まる環境を候補と考えており、ドアノブや水まわり、手すりやスイッチ周辺を擦過し、同様の系で解析をします。

また空気中の病原体にも注目し、ヘパフィルターを備えた集塵機を用いて、空間中病原体の評価も行ないます。その際に皮膚の常在菌由来核酸、花粉等の空間中粒子の検出も同時に試みることにしました。
 

 

3. ヒトの健康への影響を予測しうる環境中核酸（DNA,RNA）のNGSによる網羅的解析

 

上記１，２と併行し、ターゲットを事前に絞り込まない病原体解析も検討することにしました。将来的な新規病原体や、既知の病原体の大規模なゲノム構造変異（2019-nCoV含む）を想定し次世代シーケンサーを用いた環境中核酸の網羅的な解析系を構築します。
 
ここでいう次世代シーケンス解析は第３世代シーケンサーと呼ばれる長鎖シーケンスと精度の良い短鎖シーケンスの効率よい組み合わせを模索を目的としています。実際に季節性インフルエンザにおいては、例年の小さな変異と数年ごとの大規模なゲノム構造変異の組み合わせで21世紀の現在に至るも流行を繰り返していることが知られているので、このような解析の模索は必要なことに思われます。
 

 

 

 

6.株式会社ゲノムクリニックについて

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▼株式会社ゲノムクリニックの実績
・公益財団法人千葉市産業振興財団の産学協同研究促進事業に採択（H30 6/19）
・中小企業庁「ものづくり・商業・サービス経営力向上支援補助金」に採択（H30 10/29）
・平成30年度「九都県市のきらりと光る産業技術（首都圏の優れた企業・団体及びその産業技術を表彰）」に選定（H30 11/7）
・乳がん・卵巣がん遺伝子リスク解析「BRCA Seq（ブラカ・シーク）」を開始（H31 5/1)
・詳しくは（https://genome-clinic.co.jp/）をご覧ください。
 

▼代表取締役 Co-CEO 曽根原 弘樹の実績プロフィール
筑波大学附属駒場中高卒業後、筑波大学、東京大学大学院にて先端生命科学を専攻し、千葉大学医学部医学科（MD-PhDコース）を卒業。医師免許取得。2017年より個人ゲノム解析の医療実装化を目指すゲノムクリニックを千葉大学発研究プロジェクトとしてスタート。2018年4月に株式会社ゲノムクリニックを創業。
 

▼受賞歴等
平成23年 第2回関東四大学研究医養成コンソーシアムポスター賞受賞。
平成26年 日本学術振興会博士課程教育リーディングプログラム所属。
平成27年 NGSDプロジェクト(次世代の難治性遺伝性疾患マネジメントを担うオールラウンド臨床遺伝専門医の育成)所属。
平成29年 第58回日本卵子学会学術奨励賞受賞。アジア・アントレプレナーシップアワード2017特別賞受賞。
平成29年 ベンチャー・カップChiba 2017 グランプリ受賞。
平成30年 千葉大学医学部大学院博士課程教育リーディングプログラム最優秀学生賞を受賞
 

▼所属
日本産科婦人科学会所属
日本人類遺伝学会所属
 

 

7.ご留意事項

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＊このクラウドファンディングは、将来的に検出時に早期のアラートを発することにより新型コロナウイルス（2019-nCoV）感染症や新しい感染症を未然に防ぐシステムの構築を目指すための研究にかかる費用を集めるものです。

本研究の結果によっては、環境中から実用に耐えうる十分な感度・特異度で病原体を検出できない可能性があります。その際は続フィールドワークには進まず他の手法を検討したり、研究自体を中断する可能性があることをご理解いただけますと幸いです。
 

＊本研究は医療行為には該当しません。

 

＊各領域の専門家と共同研究を実施します。専門家の詳細は所属機関との共同研究契約を締結後に公開いたします。
 

＊本研究では実際の感染性ウイルスは使わず、危険性・法的報告義務はございません。また患者検体も直接的には使用しません。ただし世界的な新型コロナウイルス（2019-nCoV）解析のニーズ上昇に伴い、関連試薬が枯渇する状況が考えられます。現時点で主な試薬の在庫はメーカーに確認済みでありますが、試薬の枯渇による研究の遅延などの可能性がありうることをご理解いただけますと幸いです。その際には新着情報の機能にてご報告いたします。

＊リターンに関する条件の詳細については、「リターンに関するご留意事項」もご確認ください。