世界中で確認されたCOVID-19感染者数がほぼ絶えず更新される中、この病気を引き起こすウイルスを検査するさまざまな方法について耳にしたことがあるでしょう。ウイルスを検出するための実績のある方法は既にいくつか存在しますが、世界中の研究所は、より迅速で信頼性の高い検査を提供するために、新しい検査法や方法を模索しています。こうした新たな開発にもかかわらず、COVID-19の検査方法における「ゴールドスタンダード」はRT-PCR検査です。

逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）は、COVID-19コロナウイルス感染症の原因ウイルスであるSARS-CoV-2を検出するための、信頼性が高く感度の高い方法です。この検査は、一度に1つまたは少数のサンプルを分析できる卓上型機器でも実施できますが、ほとんどのRT-PCR検査は、病院、診療所、専門検査施設に設置された、1日に数千のサンプルを処理できる大型ワークステーションで行われています。

RT-PCR検査の仕組みの概要は以下のとおりです。

検査サンプル（通常は患者の喉や鼻から綿棒で採取）は、ウイルスのRNAを抽出できるように、脂肪やタンパク質を除去する化学処理が施されます。（SARS-CoV-2はRNAのみで、DNAは含まれていないことに注意してください。）次に、RNAは逆転写酵素（「RT-PCR」の「RT」の部分）を使用してDNAに変換されます。このステップは、RNAは増幅または複製できないが、DNAはできるという理由から必要です。ウイルスDNAに相補的な短いDNA断片（「プライマー」と呼ばれる）が加えられます。ウイルスDNAが存在する場合、これらの断片はウイルスDNAの標的部分に結合します。次に、混合物を加熱と冷却を周期的に繰り返し、ポリメラーゼと呼ばれる酵素を使用して化学反応を誘発し、ウイルスDNAの標的部分のコピーを作成します。DNA部分のコピーは「増幅」と呼ばれ、通常は20～40サイクル行われ、各サイクルで標的DNAの量が2倍になります。標的DNAのコピーが作られるにつれて、蛍光分子（「プローブ」と呼ばれる）が活性化され、蛍光色素が放出される。蛍光レベルが基準値、すなわち目標値を超えると、ウイルスの存在が確認される。ウイルスの検出に必要なサイクル数、すなわち増幅回数は、感染の重症度を示す指標となる。

RT-PCR検査法は、比較的単純でありながら非常に感度の高い一連の化学的および生物学的反応を伴うが、直線運動と自動化は、このプロセスとどのような関係があるのだろうか？

まず、自動化、特に直線運動システムによって、SARSの流行やCOVID-19のパンデミックといった世界的な健康危機時に必要とされる膨大な量のRT-PCR検査を実施することが可能になります。検査手順のさまざまな段階で、検体や消耗品を積み込み、積み下ろし、移動させる必要があるだけでなく、液体の取り扱いも重要な段階で必要となります。

RT-PCR検査における直線運動システムの利用例をいくつかご紹介します。

回転エンドエフェクタを備えたガントリーロボットがサンプルチューブからキャップを取り外します。液体ハンドリングロボット（通常は小型の直交座標系またはガントリーシステム）は、サンプルチューブやプレートからサンプルを抽出し、液体酵素を分注します。リニアアクチュエータまたはベルトコンベアは、テストプロセスの各ステップで、サンプルを個別に、またはトレイに入れてワークステーション内を移動させます。リニアアクチュエータは、サンプルにラベルとバーコードを貼り付けます。

もちろん、これらの作業はすべて人間が行うこともできますが、リニアアクチュエータやロボットは人間よりも速く、長時間作業できます。しかも、ラベルの貼り間違いや重要なサンプルや試薬のこぼれなどを起こすことなく、エラーなく作業を行うことができます。

これらの機能を自動化された直線型システムで実行することで、1時間または1日あたりの検査件数が増加し、エラーの発生頻度が減少し、検体の追跡能力が向上します。また、潜在的な感染源との接触が減少するため、臨床および検査技師の安全性も向上します。

つまり、医師、臨床医、そして患者は、可能な限り最短時間で信頼性の高い検査結果を得ることができるということだ。