新型コロナウイルス検出:PCR検査って何?

5月 25, 2020
PCR検査が新型コロナウイルスの検査に有効であるというニュースを聞いたことがある人は多いでしょう。最近よくメディアで取り上げられる検査ですが、PCR検査とは一体何でしょうか? 今日はPCR検査について詳しく見ていきましょう。

最近、新型コロナウイルスの検出キッドの話がメディアを騒がせています。スペインでは、政府が信頼性のない50,000以上もの検査キッドを購入してしまったこともあり、その後様々な論争が起こりました。同じようなことが他の国々にも起こり、結果として国は大きな損害を抱えることとなったでしょう。新型コロナウイルスを正確に検出することはとても重要なのです。では、今話題のPCR検査とは何でしょうか?

”PCRは最も信頼できる検査方法である”と聞いたことがある人は多いのではないでしょうか。成功率が高く、偽陽性が少ないため、世界保健機関(WHO)はPCRを主要検出方法として推奨しています。

新型コロナウイルスの検出については、これまで様々な記事で様々な方法が取り上げられてきました。ですが、今日は、PCR検査とは何か、そしてどのように働くのかを見ていきたいと思います。

敵のシーケンス

新型コロナウイルス(COVID−19)は、一本鎖RNAを含むウイルス性因子です。一本鎖プラス鎖RNAウイルスと分類されます。DNAとRNAは、生命体が示すことのできる最も確かな”指紋”なのです。

新型コロナウイルスを形成するヌクレオチドの順は、個々のアイデンティティを与え、そして、種や生命体のための共通領域がたくさんあります。新型コロナウイルスは一本鎖であるため、その生命体におけるコロナウイルスRNAの存在は疑う余地がありません。もし患者のサンプルに存在すれば、その患者は感染しているということなのです。

従って、新型ウイルスの発見以来、このウイルスのゲノムのシーケンスが重要となっています。ラッキーなことに、最初のサンプルは1月11日に遺伝子型判定されました。そして、実際に、アメリカ国立生物工学情報センターのウェブサイトでも私たちは確認することができます。

そこで見ることができる文字の混合は、このウイルスのRNA鎖のヌクレオチドの順に準じていることがわかるでしょう。それぞれのヌクレオチドには、文字が表す窒素塩基を含んでいます。

  • アデニン(a)
  • グアニン(g)
  • シトシン(c)
  • RNAの場合、ウラシル(u)
  • DNAの場合、チミン(t)

つまり、RNAについて前述したように、コロナウイルスのゲノムにシングル(u)を見つけられなくて驚くかもしれません。ですが、その理由はあります。詳しくは後ほどご説明しましょう。

顕微鏡を使う研究者

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PCR検査で侵入者を検出する

科学者たちが一旦ウイルスの配列を決定すると、PCR検査の効果が出てきます。この技術は、1980年代にまで遡り、ポリメラーゼ連鎖反応の英語表記の頭文字を取ってPCRと呼ばれ、サンプルのDNAを増幅する目的の技術です。

そうです、これがこのウイルスの最初の狡猾な嘘なのです。コロナウイルスにはDNAはありませんーあるのはRNAです。より洗練された技術が必要なのはそのためです。PT−PCR、つまり、ウイルスのRNAをDNAに変えるのです。

この反応を起こさせるには、逆転写酵素と呼ばれる酵素が必須です。その過程は以下のようです。

  • 患者のサンプルから、逆転写酵素がウイルスのRNAを”識別”します。
  • ヌクレオチドが反応混合物に提供され、逆転写酵素はウイルスのRNAに対して相補的DNAの鎖を作り出すことができるでしょう。この酵素をワーカーとして見ることができます。ウイルスのRNAマップと可能なヌクレオチドで、新しい鎖を作り出すのです。この場合は、DNAです。
  • これは酵素ポリメラーゼが働き、普通のPCRが起こるところです。簡単に言うと、酵素ポリメラーゼは別の働き手なのです。可能なヌクレオチドを伴い、何千ものDNA鎖のコピーを作り出すことができるのです。
  • 科学者は、コロナウイルスの遺伝子型に対応するかどうかを見つけ出す新しい技術にこの複製DNAを検査することもできるのです。
新型コロナウイルス検出:PCR検査って何?

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アイデンティティを明らかにする

一旦DNAが複製されると、ウイルスや生命体に対してあてがう様々な技術があります。最も簡単なものの一つは、アガロースゲル電気泳動法です。これをもっとシンプルな例として使いますが、この働きをする洗練されたシーケンサーがいます。

DNAフラグメントは負の電荷です。そのおかげで、そしてアガロースゲルを伴うボックスの電流を与えることにより、様々なフラグメントが正極によって惹きつけられながらゲルに伴って動くのです。これはレースとして見ることができます。つまり、軽いDNAフラグメントは最初に到達し、大きなものは半分までしか到達できないのです。

これは検出の鍵です。ゲルの中でバンドが様々な距離で形成されます。仮説例を挙げると、もし、母と子が同一のDNAフラグメントをいくつか持っていたら、その二人のアガロースゲルは同じパターンを示すべきでしょう。つまり、遺伝的関係が確定されるのです。

新型コロナウイルスの検出は、ここでご紹介した例が示すよりもっと洗練された方法であることは明らかです。ですが、PCR検査がどのように働くかを理解し、病気の検出に欠かせない役目を負っていることを理解しやすくなったのではないでしょうか。

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