抗原抗体反応を利用したPCBバイオセンサーの開発と実用化

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(1)主要な研究成果. 抗原抗体反応を利用したPCBバイオセンサーの開発と実用化背景 2003 年に重電機器の絶縁油に微量の PCB（polychlorinated biphenyl）が混入している可能性が報告され、変圧器の PCB 混入の有無を確認することが必要となった。しかし、従来の PCB 測定法は、長時間を要し、高価である。当所では迅速で安価な PCB 測定を提供するため、生物の機能である抗原抗体反応を利用した PCB バイオセンサーの開発を行ってきた。多数存在する変圧器の迅速な混入確認のためには、PCB バイオセンサーの実用化が急務である。. 目的 PCB に反応する抗体を作製し、PCB バイオセンサーとして実用化するとともに、迅速な混入判定手段（スクリーニング）としての実用性を検証する。. 主な成果 1．PCB に反応する抗体の作製 PCB 抗原を導入したマウスから抗体生産細胞を調製し、絶縁油に混入している 4 種類のカネクロール（PCB 混合物）に反応する抗体の作製に成功した。作製した抗体は、カネクロール間で反応性の差が小さい特徴を示し、これまでにない PCB 測定に適した性質を有していた。 2．PCB バイオセンサーの実用化作製した抗体を用いて、測定感度・精度を保ちながら測定操作が迅速になる実用的な測定系を構築し、 PCB バイオセンサーを実用化した（図 2）。実用化した PCB バイオセンサーでは、4 種類のカネクロールを等量含む絶縁油において 0.1mg-PCB/kg-油から 2mg-PCB/kg-油までの検出が可能であった（図 1）。なお、測定の迅速性は、並列処理で前処理から測定まで絶縁油 80 試料/日/人程度であった。 3．PCB バイオセンサーによるスクリーニング結果の予測と検証混入判定を行う絶縁油の PCB 濃度の分布を想定した場合、判定結果を確率論的に予測する方法を初めて提案した。予測には、PCB バイオセンサーの測定のばらつき（標準偏差）や高分解能質量分析との相関（傾きと切片）を用いた。110 検体の絶縁油を用いた検証では、予測した偽陰性＊ 1 並びに偽陽性＊ 1 の割合と実測した割合は良く一致し、PCB バイオセンサーのスクリーニング能力に確率論的な裏付けが得られると共に、予測手法の有用性も確かめられた（図 3）。以上、抗原抗体反応を利用したバイオセンサーとして、これまでに例のない絶縁油中の PCB の迅速な混入確認に有用可能な実用品を開発できた。. 今後の展開 0.1 mg-PCB/kg-油未満の測定感度を目指して PCB バイオセンサーの高度化を行う。主担当者関連報告書. 環境科学研究所バイオテクノロジー領域上席研究員大村直也「生体機能を利用したセンシング（その 7）」電力中央研究所報告： V08053（2009 年 3 月）. ＊ 1 ：真の PCB 濃度として設定した測定値が基準値を超える試料のうち、スクリーニングにより基準値未満と測定される試料の割合（偽陰性）。真の測定値が基準値未満である試料のうち、スクリーニングにより基準値以上と測定される試料の割合（偽陽性）。. 46.

(2) 2．環境／環境・革新技術絶縁油. 抗PCB抗体. 送液ポンプ. 抗原抗体反応 PCB 未反応抗体複合体. + 前処理液. Y→ ←Y. 混合送液. PCB濃度定測. セル内膜担体. Y. Y. 着色白色 →PCB濃度が低い →PCB濃度が高い検出セル. Y. PCBバイオセンサー. 2. 未結合抗体を膜担体上で捕捉. 図2 PCBバイオセンサーのしくみと測定の手順前処理した絶縁油と作製した抗体を混合し、抗原抗体反応を起こす。この混合液を注射器にとり、送液ポンプで注射器の先端に付けた検出セルに送液。検出セルでPCB濃度に応じて変化する未反応抗体を捕捉し、捕捉量を反応の度合い（着色度）としてPCBバイオセンサーで測定し、PCB濃度を決定する。. 相対信号値(%). 0.1mg-PCB/kg-油. 図1 油中PCB濃度測定範囲（左図）. 図3 スクリーニング結果の予測と検証（下図）変圧器から採取した絶縁油110検体をPCBバイオセンサーで測定し、種々の判定濃度にて混入判定を実施した（左下図）。真値とした質量分析から判定を検証し、偽陽性と偽陰性の実測割合を求めた（右下図）。実測割合は、測定前に提案した手法により算出した偽陽性及び偽陰性の予測割合と良く一致した（右下図）。. 2.0mg-PCB/kg-油. 油中のPCB濃度(mg-PCB/kg-油). 基準濃度 0.5mg/k g. 偽陰性あるいは偽陽性割合(%). 判定（カットオフ）濃度スクリーニング判定濃度未満. 判定濃度以上. 非混入. 混入の可能性真値と比較. 誤（偽陰性）. 偽陽性（実測）. 80 偽陽性（予測）. 60 40. 偽陰性（予測）. 20 00. 誤（偽陽性）. 偽陰性（実測）. 100. 0.2. 0. 4. 0.6. 0. 8. 判定濃度(mg-PCB/kg-油). 47. 1.

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