分子生物学と半導体エレクトロニクスを統合するTech+Bio企業である米国のCardea Bio社は、同社の最高科学責任者であるキアナ・アラン博士と共同研究者が、「生物学的に活性化されたグラフェン・トランジスタによる年齢別循環エクソソームの迅速かつ電子的な識別と定量化（ Rapid and Electronic Identification and Quantification of Age-Specific Circulating Exosomes via Biologically Activated Graphene Transistors ）」と題した論文を、査読付き学術誌「Advanced Biology」に掲載したことを2021年5月4日に発表した。
この論文では、癌やその他の老化関連疾患の エクソソーム バイオマーカーを検出・定量するためのポータブルで低コストの装置「EV-Chip」と呼ばれる新規バイオセンサーのプロトタイプについて報告している。この論文では、既知のバイオマーカーであるCD63とCD151をラベルなしで迅速に同定することで、EV-Chipの臨床的な可能性を示している。この論文は、Cardea Bio社と、カリフォルニア州クレアモントにあるケック大学院大学およびケック科学部、カリフォルニア大学バークレー校との共同研究の成果だ。
アラン博士は次のように述べている。「現代の臨床医学の進歩により、人間の寿命の範囲が広がり、炎症性疾患や変性疾患だけでなく、癌などの老化プロセスに関連する新しいクラスの健康問題が明らかになってきた。科学者らは、バイオマーカーの発見にEV-Chipを使用することで、診断用バイオマーカーやこれらの疾患に効果的に対処するための治療法の新たな供給源となるだろう」
EV-Chipは、エクソソームのバイオマーカーに結合する高特異性抗体を、カルデア・トランジスタ・チップに組み込んでいる。EV-Chipは、ほぼすべてのエクソソームバイオマーカーを検出するように機能化することができる。血漿由来のエクソソームサンプルを加えると、厚さ1分子の生体適合性の高いグラフェントランジスタが抗体の結合イベントを検出し、デジタルフィードバックをコンピュータに簡単に接続できる小型デバイスに送信し、1時間以内に結果を返す。このシステムは小型で使いやすいため、医師のオフィスや生物学研究室での使用に適している。
EV-Chipは、大規模なサンプルサイズ、長時間の培養、化学的なラベル付けを必要とする他の技術では不可能な、エクソソームのバイオマーカーの精度とリアルタイムでの直接定量を可能にする。また、これらの方法では、高度な技術を要する機器の操作や複雑な手順を中央の研究室で行うために膨大な専門知識が必要となり、癌やその他の加齢関連疾患のバイオマーカー発見のボトルネックとなっていた。
カルデアの取締役会長であるポール・グリント博士は、「エクソソームは、加齢関連疾患、特に癌の有望なバイオマーカーだ。エクソソームの膜には、細胞間のコミュニケーション、移動、接着など、癌や加齢によって変化する細胞活動を反映した動的なタンパク質群が埋め込まれている。医療現場でエクソソームを測定する方法がなければ、エクソソームは未開発の診断リソースのままだ」と述べている。
この論文で著者らは、CD63とCD151という2つのエクソソーム表面マーカーの分析にEV-Chipを使用し、その能力を実証した。CD63は、癌やウイルス感染のバイオマーカーであり、CD151は、一般的に年齢とともに増加する腫瘍の転移において、予後や診断に役立つ癌のバイオマーカーだ。EV-Chipは、CD63を市販のELISAキットよりも4〜5桁高い驚くべき感度で定量した。同様に、若年者と高齢者のCD151の測定に使用した場合、この技術は標準的な方法と同等の信頼性で加齢による変化を検出した。これらの結果は、EV-Chipが、加齢に関連する疾患の管理のための、強力で非侵襲的なポイントオブケアの診断および予知のツールとして、新しい時代を切り開く可能性を示している。
Cardea Bio社のCEOであるMichael Heltzen氏は、「このチップセットの開発と論文に貢献した優秀な科学者らは、新しいエクソソームバイオマーカーの発見と利用を根本的に加速する可能性のある新技術を世界に提供した。EV-Chipによって可能になった進歩は、細胞間コミュニケーションや細胞生物学の理解をさらに深め、癌やその他の加齢性疾患などの重要な分野で新たな知見を得るのに役立つだろう」と述べている。
EV-Chipは、カルデアのトランジスタを利用してライブの分子信号を検出するカルデアのチップセットのバリエーションだ。その他のチップセットには、大きな核酸の挿入や欠失を検出するカルデアのCRISPR-Chip™技術や、一塩基多型（SNP）を検出する新製品版のSNP-Chipなどがある。
BioQuick News:Cardea Bio Develops Exosome & EV Detection Technology Called EV-Chip, Showcasing Cancer & Aging Diagnostic Applications: Technology Paves Way for New Generation of Portable, Point-of-Care Devices for Real-Time Analysis of Liquid Biopsies
