2020～2021年にかけて私たちが慣れ親しんだものといえば、鼻腔内の新型コロナウイルス検査用綿棒だろう。しかし、この綿棒は、予想していたよりも手に入りにくかった。2020年5月に米国の118のラボを対象に行った調査では、60％が綿棒の供給に限界があると回答。サプライチェーン上の最もよくある問題は綿棒の不足であると報告している。
ここで綿棒の製造に参入したのが、高密度マイクロファイバー構造の積層造形（3Dプリント）技術を持つOPT Industries（オプトインダストリーズ）だ。OPT Industriesはマサチューセッツ州を拠点とし、設立2年目、従業員15名の小さなスタートアップ企業である。同社のプリンターとソフトウェアは、もちろん綿棒以外のものにも対応しているが、2020年以降は新型コロナウイルス試験で使用する3Dプリント綿棒「InstaSwab」に力を入れている。
2020年、OPT Industriesは、Kaiser Permanente（カイザーパーマネンテ）や医療製品販売会社Henry Schein（ヘンリーシャイン）といった商業パートナー向けに、4カ月間で80万本の鼻腔スワブ（綿棒）を製造した。この試験製造に成功した同社は、生産能力の向上を見込んでいる。創業者のJifei Ou（欧冀飞、オウ・ジーフェイ）は、最新のモジュラー機器の使用により、1台の機械で一日に約3万本の綿棒を生産できるようになったと話す。
「今回のパンデミックは、当社の技術が貢献できる医療分野を示す機会になったと思います」と、オウ氏はTechCrunchに語る。
世界的にはパンデミックは未だ終息していないものの、検査に関してはワクチンの登場で状況が一変した。米国における新型コロナウイルスの検査数は減少しているが、OPT Industriesは、優れた綿棒を製造して在宅検査の市場に軸足を移すことで、これを乗り切ることができると考えている。
パンデミックを初期のテストランで迎えた同社は、現時点までに約500万ドル（約5億5000万円）のシード資金を調達。オウ氏によれば、現在は投資を必要としていない。同社は綿棒製品の次のテスト段階に入っていたが、米国時間7月15日、その結果が発表された。
OPT Industriesが発表した研究結果によると、3Dプリントで製造された鼻腔用綿棒は、平均で63％のウイルス遺伝子を分析装置に移すことができた（繊維製の綿棒、ポリエステル製の綿棒の移行率はそれぞれ36％、14％）。
OPT Industries製「InstantSwab」の性能を従来の2種類の綿棒と比較したグラフ（画像クレジット：OPT Industries）
これらの試験はボストン大学メディカルセンターで実施されたが、その結果はこれまでのところ、査読付きジャーナルには掲載されていない（オウ氏はジャーナル掲載を目指して研究をさらに進めている）。また、試験はヒトの新型コロナウイルス患者ではなく、試験管内（in vitro）で行われた。
理論的には、InstaSwabsは鼻や喉の奥にあるウイルスの痕跡をより多く捕らえることができる。オウ氏は、高密度のマイクロファイバー構造で設計された綿棒などの適切な綿棒は、より多くのウイルスを捕獲し、特に感染初期の、体内にウイルスが少ない時期における偽陰性を防ぐことができると主張する。
新型コロナウイルス検査の偽陰性率を推定しようとしている論文は大量に存在する。例えば34件の研究をまとめたある系統的レビューでは、偽陰性率は2～29％と推定されている。
また、ウイルス量が少ない例と偽陰性を関連付ける調査もある。アルバータ州（カナダ）の公衆衛生研究所で行われたある研究では、約9万5000人の患者から採取した10万0001件の検体（一部の患者からは2～3回検体を採取）を分析し、5件の偽陰性を確認している。
これらの偽陰性は、体内のウイルスRNAの量が少なかったことが原因だが、これはサンプルを採取した時期に起因していると著者は指摘している。つまり、綿棒がウイルスをキャッチできなかったのではなく、そもそものウイルス量が少なかったのだ。
綿棒自体が検査結果に及ぼす影響を分析したところ、研究室で使用された2種類の綿棒で偽陰性の結果が出ている。このことは、綿棒の種類は偽陰性率に影響を与えていないことを意味しているのかもしれないが、著者らは、結論を出すにはさらに多くのデータが必要であるとしている。
だからといってサンプルの収集・保管方法を改善しても検査精度に影響しないとは言い切れない。2021年6月に発表された論文では、著者らは、ウイルス輸送液の量を減らし（サンプルの希釈が少なくなる）、綿棒のデザインを変更して、より多くのウイルスを捕獲し、綿棒が患者の鼻の中に留まる時間を短くすることも、検査の最適化に効果があると主張している。
OPT Industriesが証明しなければならないのは、優れた綿棒は本当に感染の初期段階で十分なウイルスRNAを捕獲することができるのか、高い捕獲率が実際に偽陰性に影響を与えるのかどうか、という2点である。
OPT Industriesの論文（査読なし）は、同社の綿棒がより多くのウイルスを捕獲できることを示唆しているようだが、第二の論点である「同社の綿棒によってヒトの新型コロナウイルス検査の精度が向上する」ことを証明するには十分な情報がない。
オウ氏は次のように話す。「現在、2つの臨床パートナーと協力して、（これを証明するための）臨床研究を行っています」「この研究の結果と次の研究の結果を合わせて、査読付きのジャーナルに掲載してもらうための原稿を準備しています」。
OPT Industriesが3Dプリントで製造した綿棒の優位性を証明した場合、参入できる市場がより大きな問題になる。The Wall Street Journalは、2021年初春にワクチンが普及し始め、新型コロナウイルス検査の需要が全米で約46％急減したと報じている（不思議なことに、検査関連スタートアップ企業の爆発的な増加を遅らせることにはつながらなかったようだ）。
2021年7月現在、米国では1日あたり平均50万4048件の新型コロナウイルス検査が実施されている（1月には1日平均約199万2273件の検査が実施されていた）。感染力の強いデルタ株が広がっているにもかかわらず、CDC（米国疾病対策予防センター）は今もなお、ワクチンを接種した人は定期検査を減らすことができるとしている。
オウ氏は、在宅検査の領域にはまだ成長の余地があると考えている。今回取り上げたのは新型コロナウイルスの検査だが、同社の3D綿棒はほとんどの体液に使用できるという。
「米国では、検査の大部分が、診療所や病院での検査から家庭での検査に移行していることがわかっています。現在はここを焦点として、在宅検査キット企業との提携、協力を検討しています」とオウ氏。
オウ氏によると、すでに「いくつか」の在宅検査キット企業と提携関係を構築しているが、機密保持契約により会社名を明かすことはできない、とのことだ。
新型コロナウイルスに限らず、在宅検査キットの分野には、最近ではAmazon（アマゾン）など、興味深い企業が参入している（Amazonは、新型コロナウイルスと性感染症の在宅検査キットを販売する予定）。
パンデミック後も、OPT Industriesは家庭における新しい綿棒需要に乗ることができそうだ。
関連記事
・新型コロナワクチンの「打ち手不足」問題解消を支援、3Dプリンターで作れる筋肉注射練習モデルが開発・公開
・熱プロセスも粉末も使わずコスト削減、金属3DプリントのFabric8Labsが約21.2億円調達
・金属3Dプリント構造物では世界最大級、センサーで痛み具合・交通量が計測可能なステンレス製3Dプリント橋が登場
画像クレジット：OPT Industries
［原文へ］
（文：Emma Betuel、翻訳：Dragonfly）
