スマートフォンを利用した 血液凝固活性の判定法 ～命を奪うこともある怖い病気「血栓症」の発症予知に資する検査技術～

発表のポイント

・血液凝固に必須なトロンビン^※１活性を直接検出することが可能な生物発光指示薬を開発。
・スマートフォンでの画像撮影により血栓症^※２の予防検査を実施することが可能。
・検査場所を選ばない「ポイントオブケア検査」の実現。

概要

　大阪大学産業科学研究所の服部満助教、永井健治教授らの研究グループは、血液凝固を進行させる酵素「トロンビン」について、採取した血液中での活性を迅速に計測できる生物発光指示薬「Thrombastor」（スロンバスター）を開発しました (図1)。トロンビンの活性に応じて指示薬の発光色が緑から青に変化するため、スマートフォンなどの汎用カメラによる画像撮影によって簡便にその濃度を計測できます。本システムは、専門の機器を使う必要なく誰でも簡単に測ることができる方法であり、ポイントオブケア検査の実現に繋がる技術として期待されます。
　

研究の背景

　トロンビンは血液凝固の中心的役割を担う酵素であり、トロンビンの活性によって血餅(かさぶた) の基盤となるフィブリンが形成されます。通常の血液凝固は血管の損傷により開始しますが、過剰なトロンビン活性により血管中でも血液凝固が進行し「血栓」が形成される場合があります。この血栓は脳梗塞、心筋梗塞、肺塞栓など血栓症と称される様々な疾患を引き起こします。したがって、血液中トロンビン活性の計測は、血液凝固機能の検査さらには血栓症の予防にも役立ちます。一般的なトロンビン活性の計測では専門の計測機を使用し、また手技上の問題から計測値が上下する場合もあるため、必ずしも簡便な方法とはいえません。

本研究の成果

　今回、服部助教らは、ホタルの光などで知られる生物発光を利用して、血液中トロンビン活性を計測できる新規な生物発光指示薬Thrombastor (スロンバスター：Thrombin activity sensing indicator) を開発しました (図１)。通常Thrombastorは緑色発光を示しますが、トロンビンによって切断されると青色に変化します。

　　図1　生物発光トロンビン指示薬Thrombastorの構造およびトロンビン濃度に応じた発光色変化

その発光色変化を定量することでトロンビン活性を計測することができます。またThrombastorの発光は非常に明るいため、スマートフォンカメラのような汎用カメラによって撮影が可能です。実際に血液中のトロンビン活性が計測可能かを検証するために、マウスから採取した血液を用いて、Thrombastorによる検出を試みました。マウス血液から分離した血漿にThrombastorを添加し、発光をスマートフォンカメラで撮影しました (図２)。その結果、採取してから凝固反応を止めるまでの時間に応じて、発光色が緑から青色へと変化する様子が観察されたことから、時間とともに血漿中で生成されるトロンビンによりThrombastorが切断されることが確認できました。

　　　　　　図2　スマートフォンカメラでの撮影による血中トロンビン活性の測定

また、この緑から青への発光色変化を解析することで、血漿中のトロンビン濃度を計測することにも成功しました。