人間の免疫機能を利用したセンサを開発しよう

人間の体は病気を見分けられる

人間の体内に病原体が入ると、免疫系がそれに対応する抗体を作り攻撃します。免疫系は病原体の種類を見分ける仕組みを持っていることから、この機能を利用して病気の診断をするセンサを作れないかと、古くから考えられてきました。しかし今なお、免疫センサは一部を除きほとんど実用化に至っていません。血液内にはさまざまな物質があるため、いわば雑音の多い状態で、場合によっては抗原のシグナルより大きくなるため、病原体を見つけるのが難しいのです。

病原体は回転が遅くなる！？

ところで、蛍光物質を使い、分子の回転運動を調べる技術があります。例えば人間が食事をすると、食物からとりだしたエネルギーをATP（アデノシン三リン酸）という物質に変換します。その際に働くタンパク質分子がどのように回転をしているか、といったことを観察するのに使われているのがこの技術です。この技術を応用すれば、免疫センサを作れる可能性があります。病原体の抗原の多くはタンパク質で作られているのですが、タンパク質は分子が大きいため、抗体に結合すると回転速度が遅くなります。したがって抗体の回転が遅くなったものが病原体だと判断できるわけです。回転が遅くなるのは抗原と結合した抗体だけなので、この方法なら雑音の影響も受けません。

同時に複数の検査が行えるのがメリット

既存の病原体検出方法は優秀で、例えばインフルエンザにかかったとき、すぐに型を判別することができます。免疫センサの性能はこうした技術と比べると劣るのですが、一方でさまざまな検査を同時にできることが有利な点です。例えばガラス基板の上に何種類かの抗体を並べ、そこに血液を一滴垂らせば、並べた抗体の数だけチェックすることができます。
近年、グローバル化や地球温暖化の影響で、今まで日本になかった感染症が増加しています。医師でも原因を突き止めるのが難しいとき、免疫センサでの診断が役立つ可能性があるのです。

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先生情報 / 大学情報

成蹊大学理工学部理工学科教授鈴木誠一先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

計測工学、医用生体工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

バイオセンサの研究は物理の知識を使い、生き物の謎に挑む学問です。人の健康に関わる分野でもありますから、非常にやりがいのある研究です。あなたが何かものを作って人の役に立ちたいと考えているなら、ぜひ志してください。
また、あらゆる学問に言えることですが、努力をしたことは必ず自分の力になります。逆に言えば、手を抜いて何となく通過していると、中途半端な力しか身につきません。どんな科目でもきちんと勉強すればずっと使える自分の武器になりますから、本気で努力する習慣をつけてください。

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成蹊大学は、経済学部・経営学部・法学部・文学部・理工学部からなる総合大学です。文系・理系のすべての学生が4年間、緑豊かな吉祥寺のキャンパスで過ごすので、所属学部以外の友人との交流や学年を越えたネットワークづくりも可能です。また、先生との距離が近く学生一人ひとりの個性を尊重する少人数教育やキャリア教育が充実しています。さらに、2020年度より、各自が自分の興味関心やニーズに沿った学習を進められるよう副専攻制度を設けます。詳細は成蹊大学ホームページをご確認ください。