心の風に吹かれて~白い雲のように~ Nagoya Styles

人生日々修行。空を自由に漂う「雲」のように「心の風」に身を任せ、44歳の「旅する生命科学者Nagoya」が思うがままに書き綴ります。

【保存版】「新型コロナウイルス(COVID-19)」の検査に利用されているPCRの要点を一般の人にも分かりやすく解説

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訪問、有難うございます。

「心の風」に誘われて、

思うがままに書き綴る「旅する生命科学者Nagoya」です。

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(いらすとやのHPから拝借)

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今回は、

「新型コロナウイルス(COVID-19)」の検査に利用されているPCRを一般の人にも分かりやすく要点だけを解説したいと思います。

 

「PCR」って何?

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「新型コロナウイルス(COVID-19)」の検査方法として「PCR検査」があることは分かったけど、そもそも「PCR検査」って何なの?

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PCR検査は、正式には「polymerase chain reaction(ポリメラーゼ連鎖反応)」と呼ばれる反応を利用した検査法です。

20191115111656 Marriott

PCRは、1983年にKary Mullis(キャリー マリス)博士が開発したんだよ。

そして、Kary Mullis(キャリー マリス)博士は、1993年にノーベル化学賞を授賞しているよ。

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(いらすとやのHPから拝借)

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現在、PCRは、「新型コロナウイルス(COVID-19)」の検査だけでなく、

 

  1. 疾病の診断
  2. 基礎研究
  3. 農業試験
  4. 科学捜査

等、様々な用途に使用されています。

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スゴい!!

PCR(polymerase chain reaction、ポリメラーゼ連鎖反応)の概要
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PCRが現代の社会に欠かせないことは分かったけど、PCRっていったい…。

20191109090757 Nagoya

DNAの特定の領域を数時間で「100万倍」に増幅できる方法です。

20191110141025 Centrair

100万倍!!

20191109090757 Nagoya

「4色のカラーコピー」をイメージすると分かりやすいかもしれません。

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(いらすとやのHPから拝借)

20191110141025 Centrair

4色のカラーコピー??

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うん、PCRでは、「緩衝液」と呼ばれる液体の中に「4つの材料」を混ぜて行います。

PCRに必要な4つの材料

鋳型DNA:「コピーしたい情報の原本」に相当

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コピーする時に原本が必要であるように、PCRでも原本(鋳型DNA)が必要です。

※鋳型DNAは、多くの場合、辞書の中の1項目のように大量のDNA情報の中に埋もれています。

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(いらすとやのHPから拝借)

酵素(DNAポリメラーゼ):「コピー機」に相当

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日常生活の中でコピー機を使って情報をコピーするように、PCRでは、「DNAポリメラーゼ」を使ってDNAをコピーします。

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(いらすとやのHPから拝借)

デオキシヌクレオシド三リン酸(4種類):「4色のインク or トナー」に相当

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コピー機にインクやトナーが必要であるように、PCRでは、4種類の「デオキシヌクレオシド三リン酸」が必要です。

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(いらすとやのHPから拝借)

プライマー:「コピーする範囲を示す付箋」に相当

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コピー機にコピーする対象をセットしてコピーするように、PCRでは、「プライマー」を付箋のように用いて「DNAポリメラーゼ」にコピーする範囲を示す必要があります。

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(いらすとやのHPから拝借)

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なるほど。

20191115111656 Marriott

コピー用紙に相当する物は無いの?

20191109090757 Nagoya

良い質問だね。

PCRでは、インク or トナーに相当する「デオキシヌクレオシド三リン酸(4種類)」が連結してコピー機から出て来ます。

製麺機から出てくる麺をイメージすれば良いかな?

20191115111404 Marriott

製麺機…。

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(いらすとやのHPから拝借)

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PCRに必要な「4つの材料」については分かったけど、PCRは、どうやってスタートするのかしら?

20191109120743 Nagoya

日常生活の中でコピー機を使う時、必要な情報を誰かがコピー機にセットする必要がありますが、PCRではちょっと異なります。

20191115111656 Marriott

教えて!!

20191109120743 Nagoya

PCRでは、全てが偶然に任されています。

20191110141025 Centrair

何それ!!

20191109120743 Nagoya

PCRでは、

 

  • コピーする範囲を指定する「プライマー」がコピーしたい範囲に偶然結合する。
  • プライマーが結合した場所にプリンターである「ポリメラーゼ」が偶然結合する。

ことを期待して行われます。

※実際には、コピーしたい範囲に結合し易くなる仕掛けが「プライマー」に施されています。

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そんな適当な方法で「新型コロナウイルス(COVID-19)」の検査が行われているの?

20191109120743 Nagoya

一見適当に感じられるけど、PCRは、細胞の中で起こっていることを参考にして考えられたんだよ。

20191110141025 Centrair

生命ってスゴい!!

PCR(polymerase chain reaction、ポリメラーゼ連鎖反応)で重要なポイント
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次のことを偶然期待するということは、「プライマー」や「テンプレートDNA」、「ポリメラーゼ」の密度(正確には、濃度)が高い方が、お互いが出会う可能性が高くなって反応が起こり易そうね。

 

  • コピーする範囲を指定する「プライマー」が「テンプレートDNA」のコピーしたい範囲に結合する。
  • プライマーが結合した場所にプリンターである「ポリメラーゼ」が結合する。
20191109120743 Nagoya

うん、とりあえずは、その考えで良いです。

20191110141019 Centrair

「とりあえず」ということは、密度(正確には、濃度)が高すぎてもダメということかしら。

20191109120743 Nagoya

正解。

イメージとしては、満員電車。

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(いらすとやのHPから拝借)

本来接触したくない相手と接触してしまう様子をイメージすると良いと思います。

※あくまでイメージです。

20191110141019 Centrair

付箋がベタベタ貼られた辞書のようになるということね。

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(いらすとやのHPから拝借)

20191109120743 Nagoya
  • テンプレートDNA
  • プライマー
  • ポリメラーゼ

3者が適度な密度(正確には、濃度)で存在することが重要です。

※他には、反応させる時の「温度」も重要。

20191110141023 Centrair

複雑ね…。

PCRについての詳しい説明


【高校生物】 遺伝17 PCR法(20分)

(映像授業 Try IT(トライイット)の動画)

 

「新型コロナウイルス(COVID-19)」の検査で行われているPCRの概略

20191109120743 Nagoya

PCR(polymerase chain reaction、ポリメラーゼ連鎖反応)自体は、「混ぜるだけ」に近いので「簡単」と言えます。

一方、「新型コロナウイルス(COVID-19)」の検査となると、少しハードルが上がります。

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「感染」に気を付けなければいけないよね。

20191109120743 Nagoya

「感染」にも気を付けなければならないけど、

 

  • 鼻咽頭から検査試料を採取する
  • 検査試料から不要な物を取り除いてRNAだけを取り出す
  • 取り出したRNAをDNAに変換する

という工程がPCRの前に必要になります。

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大変そうね…。

20191109120743 Nagoya

うん。

 

  • 感染している人から確実にウイルスを採取できるか
  • ウイルスのRNAが壊れる前にDNAに変換できるか

が重要なポイントになります。

20191115111656 Marriott

失敗することもあるの?

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国立感染症研究所が発表しているデータによると、50個のウイルスRNAから変換されたDNAが反応溶液中に存在すれば検出できるそうです。
だから、ウイルスRNAから変換されたDNA50個より少ない場合には、感染していても「陰性」という結果になってしまいます。

20191110142731 Centrair

「陽性」は信頼できるけど、「陰性」でも安心出来ないね。

20191109120743 Nagoya

「新型コロナウイルス(COVID-19)」は、これまでのウイルスと異なり「無症状感染者」が存在します。

Nagoyaとしては、ワクチンや治療薬開発と並行して、1週間に1度程度検査することが可能な「検査法 or 検査体制」が確立出来ると、経済活動をある程度維持できるのではないかと考えています。

20191115111656 Marriott

そんなことしたら、病院がパンクしちゃわない?

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(いらすとやのHPから拝借)

20191109120743 Nagoya

うん、だから「妊娠検査」のように「家庭で簡単に検査できる検査薬」を開発してもらいたいんだよ。

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(いらすとやのHPから拝借)

20191110141019 Centrair

家庭での検査で「陽性」だった人だけが病院でPCR検査を受けるようにすれば、病院もパンクしなさそうね。

 

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あとがき

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最後まで読んで頂き、有難うございます。

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20191115111649 Marriott

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