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ラテラルフローアッセイ開発の将来を探る

ラテラルフローアッセイ(LFA)は、数十年にわたり迅速な診断試験を実施するためのツールとして市販されています。臨床専門家はLFAを定期的に使用しており、妊娠検査などの店頭のデバイスを通じて、医療環境外でも活躍しています。

2010年には、世界の約100社が、36億6,000万米ドルを超える市場でLFAの製造および販売に携わっていたと推定された[Eltzov]。この成功は、そのスピード、シンプルさ、および低コストの結果としてもたらされました。ELISAおよびその他の代替診断試験よりも大きな利点があります。

今確立されているこれらの診断ツールは、感度の向上、機能の拡張、スマートデバイスとの統合の開始を進化させ続けています。結果として、LFAは、既存のアプリケーションで成長し、新しい領域に拡大する大きな可能性を秘めています。

この記事では、精密診断、マルチプレックスアッセイ、遠隔医療におけるLFAの可能性について検討していきます。

精密診断

LFAは、試験された検出閾値を上回る特定のバイオマーカーを検出するための単純で信頼できるアッセイを提供します。しかしながら、臨床専門家は、疾患進行の早期および早期段階でこれらのバイオマーカーを同定することを目指しているため、感度の増加が求められています。

アッセイ感度の重要な要素は、読み出しの方法です。一般的に、LFAは色彩の線として色彩の検出を使用して結果を表示しますが、しばしば試験および制御ライン用の金またはラテックスナノ粒子を使用します[Mak]。しかしながら、これらの視覚的読み出しは、検出の低い閾値では信頼できないことが多く、定量の可能性が限られています。

感度および定量性を改善するための多くのアプローチの1つは、蛍光マーカーの使用です。これらのマーカーは実験室のベンチでは一般的であり、最近テトラヒドロカンナビノールの路側試験のためにLFAで再使用されています[Plouffe]。

定量化を容易にすることができる他の選択肢には、電気化学的検出が含まれます。電気化学LFAは、酵素結合磁気ビーズを用いて、2つの電極間の電流の測定可能な変化をもたらす反応を触媒します[Ruiz-Vega、Akanda]。

各検出手法には独自の課題があります。例えば、蛍光マーカーは漂白に敏感であるか、または貯蔵寿命が限られているが、電気化学的検出は比色検出[Mak]に比べて追加のステップを必要とします。しかし時間が経つにつれて、その可能性の高いアッセイ開発者はこれらの課題の多くを克服するでしょう。

感度の向上とLFAの正確な定量化が可能になり、多くの新しいアプリケーションが開かれます。ほとんどの市販のLFAは陽性/陰性の結果しか示しません。精密診断では、分析対象物濃度の範囲にわたる感度は、LFAの単純さを保持しながら、状態の進行および重症度の検出を可能にすることができます。

マルチプレックスアッセイ

典型的には、各LFAは単一のバイオマーカーを同定することができます。マルチプレックスは、LFAの大幅な成長が可能な別の領域です。単一のサンプル中の複数の検体の検出は、ヘルスケア提供者による試験ごとにより多くの情報を獲得し、ますます複雑な条件を検出する必要性に対処します。

マルチプレックスは、潜在的に必要なサンプルの数と量を減らし、テスト時間を改善し、一連のアッセイ[Eltzov]のコストを削減するという追加の利点を有します。マルチプレックスアッセイでは、シングルアナライトアッセイと同様に商業的に成功し続けているため、科学者はマルチプレックスの課題を克服するために取り組んでいます。

重要な技術課題の1つは、交差反応性です。複数のバイオマーカーおよび抗体は、偽陽性の機会を増加させます。交差反応性が同様のウイルス感染、デング、ジカの多重検出を妨げた最近の例は、この課題を強調しています[Hanafiah]。

単一検体アッセイと比較して、マルチプレックスアッセイのより複雑な読み出しは、その導入のための別の潜在的な課題です。デジタルでの読取りは、特に解釈のための専門知識を必要とする可能性のあるアッセイの場合、この課題に取り組むことができます。店頭のいくつかのLFAは既にこのようなデジタル表示を使用しています[Mak]。

遠隔医療

近年、世間一般的に、店頭でのテストの使用を含む、自分の医療へのアクセスと対処においてより積極的な役割を果たしていく一般的な傾向が見られています。

妊娠、糖尿病やその他の病気、アレルギー、薬物検査など、カウンターではすでに多数のLFAが利用可能です。感度の向上と簡単でわかりやすい読取り値を使用してLFAを改善すると、店頭でのアッセイが拡大する可能性があります。

電気化学的検出および同様の戦略の採用は、LFAがますますモバイルデバイスと統合する可能性を高めています。これらの装置は、家庭や臨床検査室以外の環境での検査結果の取得と解釈において重要な役割を果たしています。

標準的な検出方法であっても、使いやすい画像解析ソフトウェアと組み合わされた高解像度のスマートフォンカメラは、LFAの結果を目で見るよりも信頼性高く解釈するのに役立ちます。これらのデバイスはまた、患者がこの情報を医療提供者と共有することを可能にします[Mak、Eltzov]。

このタイプの電子分析は、アッセイの複雑さの増加を補完するでしょう。スマートアッセイは、標準化された読み出し、単純化された解釈、誤解のリスクの低減、および現在のアッセイよりも高い信頼性を提供することができます。

ラテラルフローアッセイの将来

LFAのシンプルさ、使いやすさ、低コスト、そしてリモートヘルスケアの可能性は、市場の継続的な成長の原動力になります。多くの挑戦があり、今後も続くでしょう。しかし、進行中の技術開発は、これらの課題の多くを克服し、機密性を高め、マルチプレックスと定量化の機会を拡大する可能性があります。

エンドユーザーの観点からは、店頭のLFAを使用してより広い範囲の条件をテストする明確な可能性があります。スマートデバイスと組み合わせることで、プライマリヘルスケアプロバイダは信頼性の高い情報をより多く利用できるようになります。患者は、より簡単な検査、および場所に関係なく、医療提供者との結果の取得、記録、および伝達の恩恵を受けることができます。

参考文献

Akanda M. R. et al. An interference-free and rapid electrochemical lateral-flow immunoassay for one-step ultrasensitive detection with serum. Analyst 139, 1420–1425 (2014).
Eltzov E. et al. Lateral Flow Immunoassays – from Paper Strip to Smartphone Technology. Electroanalysis 27, 2116–2130 (2015).
Hanafiah K. M. et al. Development of Multiplexed Infectious Disease Lateral Flow Assays: Challenges and Opportunities. Diagnostics 7(3), :51(2017).
Mak W. et al. Lateral-flow technology: From visual to instrumental. Trends in Analytical Chemistry 79, 297-305 (2016).
Plouffe B. D. and Murthy S. K. Fluorescence-based lateral flow assays for rapid oral fluid roadside detection of cannabis use. Electrophoresis 38, 501-506 (2017).
Ruiz-Vega G. et al. Electrochemical Lateral Flow Devices: Towards Rapid Immunomagnetic Assays. ChemElectroChem 4(4), 880–889 (2017).

参考資料


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