非放射性トレーサーの代替手段

トレーサーとは、同位体を用いて生体内や生物の経路を追跡できる標的物質です。長年にわたり、研究者は非放射性同位体の感度を高める研究を続けてきました。その結果、現在では医療分野やその他の生物学的応用において、放射性トレーサーに匹敵する性能を持つようになっています。

放射性トレーサーの特徴と課題

• 放射性トレーサーは、非常に高感度で微量でも検出できる点が大きな利点です。放射線を直接測定できるため、濃度が低くても信号が得られます。

  しかし、放射性同位体は健康リスクが伴い、取り扱いや保管に特殊な設備が必要です。また、放射性廃棄物の処理は費用が高く、環境負荷も大きくなります。

非放射性トレーサーの仕組み

• 分子生物学の研究では、酵素反応を利用した増幅法が主流です。酵素に検出対象分子に結合したプローブを結合させることで、酵素が多数の生成物を産生し、シグナルが増幅されます。

  生成物が化学発光（ケミルミネッセンス）性を持つ場合、光子が大量に放出され、非常に高感度な検出が可能です。この光はX線フィルムやフォスフォリメータで可視化できます。

  発光に代わる手法として、酵素基質が色を変化させるクロモゲン法があります。酵素が基質を変化させて色の帯を形成し、帯の強さが対象分子の量と比例します。

非放射性トレーサーの実際の活用例

• カナダ・トロントの子ども病院（Hospital for Sick Children）では、放射性同位体を使わずにテイ・サックス病のキャリアを迅速に同定する手法を開発しました。DNAポリメラーゼと結合したプローブがリン酸酵素と反応し、色変化で検出できるため、シンプルかつ安全です。

  米国ニューヨーク・ロチェスター大学医学部神経学部では、血漿中の免疫グロブリンG（IgG）分泌量を測定する安定した非放射性法を確立しています。

  2004年以降、パナマでは抗マラリア化合物のスクリーニングに非放射性アッセイが導入されました。この手法は蛍光色素が寄生虫の二本鎖DNAに結合する原理で、放射性物質の入手や廃棄が困難な開発途上国にとって有益です。