2020年と2021年、私たちは皆、鼻腔スワブの存在をよく知るようになりました。しかし、鼻に突っ込む小さな棒状のものは、誰も予想できなかったほど入手困難でした。2020年5月に米国の118の検査機関を対象に実施された調査では、60%がスワブの供給不足を報告しており、スワブ不足はサプライチェーンにおける最も多く報告されている問題となっています。
綿棒製造の分野に参入した小さな企業の一つが、創業2年のOPTインダストリーズです。マサチューセッツ州に拠点を置く同社は、15人の従業員を抱え、高密度マイクロファイバー構造の積層造形（3Dプリント）に取り組んでいます。同社のプリンターとソフトウェアは綿棒以外にも様々なものを印刷できますが、2020年以降、同社が初めて注力した製品は、COVID-19検査に使用される3Dプリント綿棒「InstaSwab」です。
OPTインダストリーズは、2020年の4ヶ月間で、カイザーパーマネンテや医療製品販売業者のヘンリーシャインといった商業パートナー向けに80万本の鼻腔用綿棒を製造しました。試運転を経て、同社は生産能力の向上を見込んでいます。創業者のジフェイ・オウ氏によると、新型のモジュール式機械を導入することで、現在では1台あたり1日約3万本の綿棒を生産できるとのことです。
「パンデミックは、私たちの技術が活かせる特定の医療分野を示す機会を与えてくれたと思います」とオウ氏はTechCrunchに語った。
パンデミックは依然として世界的な災害ですが、ワクチンは検査のあり方を一変させました。OPTインダストリーズは、より高品質な綿棒の開発と家庭用検査市場への転換によって、米国におけるCOVID-19検査の低迷を乗り切ろうとしています。
パンデミックはOPTにとって初期のテストランであり、同社は現時点で約500万ドルのシード資金を調達している。Ou氏によると、同社は現在投資を模索しておらず、綿棒製品の新たな試験段階に移行しており、その結果が本日発表された。
OPTインダストリーズが本日発表した統計によると、同社の3Dプリント鼻腔スワブは平均して63%のウイルス遺伝子を検出アッセイに移行できたと報告されています。一方、この試験では、植毛繊維スワブでは36%、ポリエステルスワブでは約14%の移行率でした。
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これらの検査はボストン大学医療センターで実施されましたが、結果は査読付き学術誌に掲載されていません（ただし、Ou氏は査読付き学術誌に掲載を目指した研究を複数行っています）。また、これらの検査はCOVID-19のヒト患者ではなく、試験管内で実施されました。
理論上、InstaSwabsは鼻や喉の奥にあるウイルスの痕跡を拾い上げるのに優れています。Ou氏の主張は、適切なタイプの綿棒、具体的には彼が開発した高密度マイクロファイバー構造の綿棒を使用することで、より多くのウイルスを捕捉し、偽陰性を防ぐのに役立つ可能性があるというものです。特に感染初期、体内のウイルス量が少ない時期には、その効果が顕著です。
数多くのCOVID-19検査における偽陰性率を推定する研究は無数にあります。例えば、 34件の研究を対象としたあるシステマティックレビューでは、偽陰性率が2%から29%までと推定されました。
ウイルス量の低さと偽陰性を関連付ける証拠もあります。カナダ、アルバータ州の公衆衛生研究所で実施されたある研究では、約9万5000人の患者（一部の患者は2～3回検査を受けていました）から採取された10万件のCOVID-19検査を分析しました。著者らは、このグループのうち5件で偽陰性の検査結果を確認しました。
偽陰性の結果は、体内のウイルスRNA量が少なかったことに起因しており、著者らは、これは検体の採取時期が要因だったと指摘している。綿棒がウイルスを見逃したのではなく、そもそも採取できるほどのウイルスが少なかったのだ。
綿棒自体が検査結果にどのような影響を与えたかを分析したところ、著者らは、検査室で使用された綿棒の種類の両方が偽陰性の結果を示したことを発見しました。これは綿棒の種類が偽陰性率に影響を与えなかったことを示唆している可能性がありますが、著者らは、この結論を決定的に導くにはさらなるデータが必要であると主張しています。
だからといって、サンプルの採取方法と保管方法を改善しても検査精度に影響がないというわけではありません。2021年6月に発表されたある論文では、輸送媒体液の使用量を減らす（つまりサンプルの希釈を抑える）ことや、綿棒を再設計してより多くのウイルスを拾い上げ、患者の鼻腔内に留まる時間を短縮することも、検査の最適化に役立つ可能性があると主張されています。
OPT が証明する必要があるのは、高品質の綿棒を使用すれば病気の初期段階でかなりの量のウイルス RNA を確実に検出できること、そしてこの検出率の高さが偽陰性に実際に影響を及ぼしているということだ。
OPT Industries の研究 (査読なし) では、綿棒でより多くのウイルスを収集できることを示唆しているようですが、これらの綿棒により人間に対して行われる COVID-19 検査の精度が向上するという副次的な主張を証明するには情報が不十分です。
「現在、2つの臨床パートナーと協力して、この件に関する臨床研究を行っています」とOu氏は指摘する。「今回の研究結果と今後の研究結果を統合し、査読付き論文として発表する論文を準備中です。」
OPTが優れた綿棒を3Dプリントできることを証明できれば、より大きな問題は、彼らがどのような市場に参入できるのかという点だ。ウォール・ストリート・ジャーナルの報道によると、2021年春先にワクチン接種が普及し始めると、COVID-19検査の需要は全国で約46%急落した（しかし奇妙なことに、検査スタートアップの爆発的な増加は鈍化していないようだ）。
米国では、2021年7月現在、1日平均504,048件のCOVID-19新規検査が実施されており、1月の平均約1,992,273件から減少している。（感染力の高いデルタ変異株の蔓延が続いているものの、 CDCはワクチン接種済みの人は定期的な検査を控えることができると指摘している。）
COVID-19の感染拡大で3Dプリンティングが注目を集めている
オウ氏は、在宅検査の世界、今回の場合はCOVID-19の検査にまだ潜在的な成長性があると見ているが、同社は綿棒による採取が必要なほぼすべての体液の検査に3Dスワブを使用できると指摘している。
「米国では、検査の大部分が医療機関や病院から在宅検査に移行しつつあることが、今後の注目点の一つです。これが私たちの現在の焦点であり、在宅検査キット会社との提携や協力を検討しています」と彼は述べています。
同社は在宅検査会社と「数社」の提携関係を確保しているが、秘密保持契約により会社名を明かすことはできないとオウ氏は言う。
在宅検査全般（COVID-19とその他の病気の両方）には、興味深い企業がいくつか市場に参入しており、最近ではAmazonが参入している。AmazonはCOVID-19だけでなく性感染症の在宅検査キットも提供することを計画している。
おそらく、OPT はパンデミック後も、新たな家庭用綿棒検査の波に乗ることができるだろう。
