ラテラルフローテスト

ラテラルフローテスト（LFT）^[1]は、ラテラルフローデバイス（LFD）、ラテラルフロー免疫クロマトグラフィーアッセイ、または迅速テストとしても知られるアッセイです。これは、専門的で高価な機器を必要とせずに、液体サンプル中の標的物質の存在を検出することを目的としたシンプルなデバイスです。LFTは、家庭、ポイントオブケア、および研究室での医療診断に広く使用されています。たとえば、家庭用妊娠検査は、特定のホルモンを検出するLFTです。これらの検査はシンプルで経済的で、通常5分から30分程度で結果が表示されます。^[2]多くの研究室ベースのアプリケーションでは、追加の専用機器を使用することで、単純なLFTの感度を高めています。^{[3]標的物質は生物学的}抗原であることが多いため、多くのラテラルフローテストは迅速抗原検査（RATまたはART） です。

LFT は、酵素結合免疫吸着測定法 ( ELISA ) と同じアフィニティークロマトグラフィーの原理で動作します。本質的には、これらのテストでは、反応性分子を含むパッドの表面に沿って液体サンプルを流し、視覚的に陽性または陰性の結果を示します。パッドは、多孔質紙、^{[4] 、}微細構造ポリマー、^{[5] [6] 、}または焼結ポリマーなどの一連の毛細管床に基づいています。^[7]これらのパッドはそれぞれ、液体 (尿、血液、唾液など) を自発的に輸送する能力があります。^[8]

サンプル パッドはスポンジのように機能し、過剰なサンプル液を保持します。液が浸されると、製造元がコンジュゲート (下記参照) と呼ばれる凍結乾燥した生物活性粒子を塩糖マトリックス内に保存している 2 番目のコンジュゲート パッドに流れます。コンジュゲート パッドには、ターゲット分子 (抗原など)と粒子の表面に固定化されたその化学パートナー (抗体など) との間の最適化された化学反応に必要なすべての試薬が含まれています。これにより、ターゲット粒子がパッドを通過してテスト ラインとコントロール ラインまで進むときにマークが付けられます。テスト ラインには、妊娠検査薬の場合と同様に、多くの場合色で信号が表示されます。コントロール ラインには、サンプルが通過したかどうか、およびコンジュゲート パッド内の生物分子がアクティブかどうかを示すアフィニティ リガンドが含まれています。これらの反応ゾーンを通過した後、液は最終的な多孔質材料であるウィックに入ります。ウィックは単に廃棄物容器として機能します。

LFT は競合アッセイまたはサンドイッチアッセイのいずれかとして動作できます。

LFTはペーパークロマトグラフィーに由来しており、1943年にマーティンとシングによって開発され、^[9] 1944年にコンズデン、ゴードン、マーティンによって改良されました。^{[10] [11]} 1945年以降、この分野の活動は爆発的に増加しました。^[9] ELISA技術は1971年に開発されました。^[12]以下に説明する訴訟の対象となったUS 6,485,982を含む一連のLFT特許は、1988年からアームケルLLCによって申請されました。^[13]

原則的にはどんな色の粒子でも使用できますが、ラテックス（青色）または金のナノメートルサイズの粒子^[14]（赤色）が最も一般的に使用されています。金粒子は局在表面プラズモン共鳴により赤色になります。^[15]蛍光^[16]または磁気^{[17] [18]}標識粒子も使用できますが、テスト結果を評価するには電子リーダーを使用する必要があります。

サンドイッチアッセイは、結合部位が複数ある傾向があるため、一般的に大きな分析対象物に使用されます。^[19]サンプルがアッセイを通過すると、最初にコンジュゲートに遭遇します。コンジュゲートは、通常はコロイド金などの視覚タグで標識されたターゲット分析対象物に特異的な抗体です。抗体はサンプル内のターゲット分析対象物に結合し、一緒に移動してテストラインに到達します。テストラインには、ターゲット分析対象物に特異的な固定化抗体も含まれており、移動した分析対象物に結合したコンジュゲート分子に結合します。テストラインは、視覚タグが濃縮されているため視覚的に変化し、ターゲット分子の存在が確認されます。サンドイッチアッセイの大半には、ラテラルフローパッドが適切に機能するように、ターゲット分析対象物の有無に関係なく現れるコントロールラインもあります。^[2]

迅速で低コストのサンドイッチベースの検査は、妊婦の 尿中のヒト絨毛性ゴナドトロピン（hCG）を検出する家庭用妊娠検査によく使用されます。

競合アッセイは、一般的に、より小さな分析対象物に使用されます。これは、より小さな分析対象物には結合部位が少ないためです。^[19]サンプルは最初に、視覚タグ（色のついた粒子）で標識された標的分析対象物に対する抗体に遭遇します。テストラインには、表面に固定された標的分析対象物が含まれています。標的分析対象物がサンプルに存在しない場合、結合していない抗体がこれらの固定された分析対象物分子に結合するため、視覚マーカーが表示されます。逆に、標的分析対象物がサンプルに存在する場合、抗体に結合して、抗体がテストラインの固定された分析対象物に結合するのを防ぐため、視覚マーカーは表示されません。これは、バンドがないということは分析対象物が存在することを意味するという点で、サンドイッチアッセイとは異なります。^{[2] [19]}

ほとんどの LFT は、純粋に定性的な基準で動作するように設計されています。ただし、テスト ラインの強度を測定して、サンプル内の分析物の量を判定することは可能です。ラテラル フロー リーダーと呼ばれる携帯型診断デバイスは、いくつかの企業で完全に定量的なアッセイ結果を提供するために使用されています。CMOSまたはCCD検出技術と組み合わせて、照明に独自の光波長を使用することで、実際のテスト ラインの信号が豊富な画像を作成できます。特定のテストの種類と媒体用に特別に設計された画像処理アルゴリズムを使用すると、ラインの強度と分析物の濃度を相関させることができます。そのような携帯型ラテラル フロー デバイス プラットフォームの 1 つは、Detekt Biomedical LLC によって製造されています^[20]代替の非光学的技術でも定量的なアッセイ結果を報告できます。その一例は、 LFT 形式の磁気免疫測定(MIA) で、これも定量化された結果を得ることができます。サンプル流体の毛細管ポンプの変動を減らすことは、定性的な結果から定量的な結果に移行するためのもう 1 つのアプローチです。例えば、最近の研究では、液体の粘度や表面エネルギーに依存しない一定の流量で毛細管ポンプが動作することが実証されている。^{[6] [21] [22] [23]}

ほとんどの検査では、テストラインに結合しなかった残りの有色粒子の一部に結合するさらなる抗体（分析対象物に特異的ではないもの）を含む第2ラインが組み込まれます。これにより、液体がサンプル塗布パッドからテストラインを通過したことが確認されます。^[2]サンプルがテストラインと相互作用する機会があったことが確認されるため、視覚的に変化のないテストラインを陰性結果と解釈できる（または競合アッセイで変化したテストラインを陰性結果と解釈できる）という信頼性が高まります。

ヘモグロビンの強い赤色は比色法や光学検出法による診断検査の読み取りを妨げるため、血漿分離は診断検査の精度を高めるための一般的な第一歩です。血漿は、一体型フィルター^{[24]または凝集法[25]}を介して全血から抽出することができます。

検査結果を得るまでの時間は、これらの製品にとって重要な推進力です。検査結果は、わずか数分で得られます。一般的に、時間と感度の間にはトレードオフがあります。感度の高い検査ほど、開発に時間がかかる場合があります。他の免疫測定法と比較したこの形式の検査のもう1つの重要な利点は、通常、サンプルや試薬の準備がほとんどまたはまったく必要ないという、検査のシンプルさです。^[26]

これは非常に競争の激しい分野であり、多くの人がこの分野で特許を主張していますが、最も有名なのはAlere（旧Inverness Medical Innovations、現在はAbbottが所有）で、同社はUnipathが最初に出願した特許^[13]を所有しています。訴訟の対象となっているUS 6,485,982特許は2019年に失効しました。この分野では他の多くの企業も特許を保有しています。競合他社のグループが特許の有効性に異議を唱えています。^[27]元の特許は1988年のようです。^{[28] [29]}

ラテラルフローアッセイは幅広い用途があり、尿、血液、唾液、汗、血清、その他の体液など、さまざまなサンプルを検査できます。現在、臨床検査室、病院、医師が特定の標的分子や遺伝子発現を迅速かつ正確に検査するために使用されています。ラテラルフローアッセイのその他の用途としては、食品および環境の安全性、病気や毒素などの化学物質の獣医学などがあります。^[2] LFTはエボラなどの病気の特定にもよく使用されますが、最も一般的なLFTは在宅妊娠^[2]とSARS-CoV-2検査です。

ラテラルフローアッセイは、15～30分で結果が出る利点があるため、COVID-19検査で重要な役割を果たしてきた。 ^[30] COVID-19パンデミック中のラテラルフローアッセイの体系的な評価^{[31]は、英国と}Public Health Englandとの共同研究の一環としてオックスフォード大学で開始された。2020年6月に英国で開始された研究FALCON-C19では、この設定でいくつかのラテラルフローデバイス（LFD）の感度が確認された。^{[32] [33] [34]}これらの初期テストによると、テストされた64のLFDのうち4つは望ましい性能特性を示しており、Innova SARS-CoV-2抗原迅速定性検査は、ウイルス抗原検出/感度において中程度の性能を示し^[34]、優れた特異性を示したが、キットの故障率とトレーニングの影響が潜在的な問題であった。^[33] Innova検査の特異性はより広く公表されているが、第4相試験での感度は50.1%であった。^[35]これは、COVID-19に感染し、現実世界の状況で検査を受けた患者の2人に1人が偽陰性の結果を得ることになる装置について説明しています。2021年1月に学校が閉鎖された後、2021年3月8日に学校が無症状の検査のために再開されたとき、教師、生徒、生徒の世帯を対象に、2週間ごとのLFTがイングランドで導入されました。^[36] 2021年4月9日には、2週間ごとのLFTがイングランドのすべての人に普遍的に利用可能になりました。^[37] LFTは世界中でCOVID-19の大量検査に使用されており^{[38] [39] [40]}、COVID-19の他の公衆衛生対策を補完しています。^[41]

政府外の一部の科学者は、2020年後半に、コロナ検査にイノーバLFDを使用することに深刻な懸念を表明した。イギリスのバーミンガム大学の生物統計学教授ジョン・ディークス氏によると、イノーバの検査はコミュニティ検査に「全く不適切」で、「検査では最大で半数の症例を見逃す可能性があるため、陰性の結果はコロナのリスクが減ったことを示しているが、コロナを除外するものではない」という。^{[42] [43]}

2022年に使用された検査の感度は約70％でした。^[44]

• 黄体形成ホルモン § 排卵の予測：排卵のLFT検査

• Hassan, Muntaha M. Rapid Immunochrotographic Techniques. ラマディ、アルアンバール、イラク：アンバール大学。 教育プレゼンテーション（学生向けラボノート） 。 2022年1月12日閲覧。
• Porex Clinical Sciences (製造元) 「サンプルの収集と輸送 | サンプルの準備 | サンプルの分析」。