湖沼中のシアノバクテリア毒素を識別するナノポアセンサーを開発 (A tiny pore identifies cyanobacteria toxins in lake water)

2026-08-03 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の研究チームは、湖沼で発生するシアノバクテリア(藍藻)の毒素を迅速かつ高感度に検出できる、生体ナノポア(極小のタンパク質孔)を利用した新しいセンシング技術を開発した。気候変動に伴い藍藻ブルームの発生が増加し、飲料水や生態系へのリスクが高まる中、従来の分析法は対象毒素が限られたり、実験室での専門的な分析が必要で、リアルタイム監視には適していないという課題があった。新技術では、生体ナノポアを通過する毒素分子ごとの電気信号を解析することで、マイクロシスチン、アナバエノペプチン、シアノペプトリンなど複数のシアノトキシンを識別・定量できることを目指している。携帯可能で標準物質を必要とせず、その場でリアルタイム測定が可能なため、湖沼の水質監視や有害藍藻ブルームの早期警戒、公衆衛生対策への応用が期待される。さらに、レマン湖での実証試験を通じて毒素動態やウイルスとの相互作用の解明にも活用される予定である。

<関連情報>

エアロリシンナノポアを用いたマイクロシスチン同族体のサブナノモル濃度での検出および識別 Sub-Nanomolar Detection and Discrimination of Microcystin Congeners Using Aerolysin Nanopores

Alissa Agerova;Juan Francisco Bada Juarez;Louis W. Perrin;Luciano A. Abriata;Maria J. Marcaida;Anna Carratalà;Nora Selmani;Stéphanie Barbier;Fereidoun Khajehnouri;Giordano Vassalli;Elisabeth M. L. Janssen;Chan Cao;Tamar Kohn;Matteo Dal Peraro
ACS Nano  Published:July 31, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acsnano.6c05413

湖沼中のシアノバクテリア毒素を識別するナノポアセンサーを開発 (A tiny pore identifies cyanobacteria toxins in lake water)

Abstract

Climate-driven disruptions in aquatic ecosystems are amplifying cyanotoxin production, threatening drinking and recreational water safety. Monitoring of these toxins is challenged by requirements of the low μg/L detection limits and structural diversity. Here, we employ aerolysin nanopores to distinguish seven of the most prevalent microcystin congeners, both individually and in mixtures, at environmentally relevant concentrations. Importantly, we showed that aerolysin enables the detection of microcystins in spiked and real contaminated lake water samples at concentrations below the World Health Organization’s intervention thresholds, reaching picomolar sensitivity. Moreover, combining experiments and molecular dynamics simulations, we further investigated the microcystin sensing mechanism, suggesting that the ionic current blockage is primarily governed by K238 in aerolysin, while dwell time is regulated by the R220 constriction site. Our results support the use of nanopore sensing technology for real-time monitoring of microcystins in drinking water sources and surface waters.

1102水質管理
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