1. アプタマーとは何か（3行でつかむ）

• 何か：特定の標的に結合する、短い一本鎖の核酸です。1992年の論文は、アプタマーを「特定の分子標的に結合する核酸分子」と位置づけ、ヒトのトロンビン（血液凝固にかかわる酵素）に結合する一本鎖DNAを報告しました事実［参考資料3］。
• どう作るか：配列がランダムな核酸の混合物から、標的に結合するものを選んで増やす操作を繰り返すSELEXで得ます。1990年に2つの研究グループが報告しました事実［参考資料1・2］。
• どこで使われているか：医薬品（FDA が承認した2品目）、研究用の多項目タンパク質測定、そして電極に固定したセンサーの研究です事実。センサーとしての当局認可は、本稿では確認できませんでした。

2. SELEX：結合する核酸を「選び出す」

SELEX（Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment）は、1990年に Tuerk と Gold が、バクテリオファージT4のDNAポリメラーゼに結合するRNAを選ぶ方法として報告しました事実［参考資料1］。 同じ年に Ellington と Szostak も、特定のリガンドに結合するRNAの試験管内選択を報告しています事実［参考資料2］。 考え方は、「配列がバラバラの集団から、標的に結合したものだけを残し、増やし、また選ぶ」ことにあります。

最初の「一本鎖DNAのアプタマー」：トロンビン

1992年、Bock らは、60塩基のランダム配列を含むDNAの集団から、トロンビンに結合する一本鎖DNAを選び出しました。 結合の強さ（解離定数）は25〜200 nMの範囲で、32本の配列に14〜17塩基の保存された領域があり、数 nM のレベルで試験管内の血液凝固（フィブリン形成）を阻害したと報告しています事実［参考資料3］。 トロンビンは、核酸と相互作用するタンパク質ではありません。「核酸と無関係なタンパク質にも、核酸が結合する配列を選べる」ことを示した例です。

小さな分子は「選びにくい」：Capture-SELEX

薬剤や代謝物のような小さな有機分子は、固体表面に固定しにくく、従来の選択法の標的にしにくいとされています。 Stoltenburg らは、標的ではなくライブラリのほうを磁気ビーズに固定するCapture-SELEX を報告し、抗生物質のカナマイシン A に結合するDNAアプタマーの選択に成功したと述べています事実［参考資料4］。

3. 本稿の計算：配列の空間は、手に持てる分子数よりはるかに広い

4. 検出のしくみ：結合で「形が変わる」ことを信号にする

アプタマーは、標的が結合すると立体構造が変わるものが多く、この変化を信号に変える設計が使われます。代表的な2つを見ます。

(1) 蛍光：二本鎖がほどける「構造スイッチ」

Nutiu と Li（2003）は、蛍光色素をつけたDNAアプタマーと、消光剤をつけた短いDNAを二本鎖にしておく設計を報告しました。 標的がないと両者が近く、蛍光は消えています。標的があると、アプタマーは標的との複合体を作るほうを選び、短いDNAが離れて蛍光が出ます。 著者らは、この設計が「既存のアプタマーの構造を事前に知らなくても一般化できる」と述べています事実［参考資料5］。

(2) 電気化学：電子移動の速さが変わる（E-AB センサー）

電気化学アプタマー（E-AB）センサーでは、電極の表面に固定したアプタマーの端に、レドックス（酸化還元）反応をする分子（レポーター）をつけます。 標的が結合してアプタマーの形が変わると、レポーターと電極のあいだの電子移動の速さが変わり、電流として検出できます事実［参考資料11］。 Xiao らは2005年に、血清中のトロンビンをラベルなしで電気的に検出するセンサー［参考資料6］と、標的による鎖の置換で信号が増える構造（signal-on）［参考資料7］を報告しています事実。

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動物と血液での実証（研究段階）

すべて事実（各論文の要旨）。いずれも動物または全血を使った研究で、ヒトの体内での連続測定を報告した一次情報は、本稿の調査範囲では確認できませんでした。数値は各研究の条件でのもので、条件の異なる報告の優劣を比べるものではありません。

なお、アプタマーを電界効果トランジスタ（FET）と組み合わせる方式もあります。Wang ら（2022）は、汗中でナノモル（nM）レベルにあるコルチゾールを測るため、酸化インジウム薄膜のFETにアプタマーを結合させた柔軟なセンサーアレイと、それを組み込んだスマートウォッチ型の装置を報告しています事実［参考資料13］。 FET 方式の原理は本シリーズ「電界効果トランジスタセンサー」編で、汗など体液の扱いは「体液中のバイオマーカー」編で詳しく扱います。

5. 素材技術者の視点①：センサーの寿命を決めるのは、電極の上の単分子膜

6. 抗体との違い：安定性・再生・コスト

アプタマーはよく「化学合成できる抗体の代わり」と紹介されます。確認できる範囲を整理すると、次のようになります。

アプタマー側の記述は総説［参考資料15］と各論文の要旨にもとづく事実。右列は本記事の「解説」で、抗体の性能を個別に確認した結果ではありません。

7. 生体液の中で起きること：分解・脱離・汚れ・ドリフト

血液や血清に入れたセンサーでは、複数のことが同時に進みます。第5章で見た結果を含めて、整理します。

Li ら（2016）は、E-AB センサーが未希釈の全血では、しばしば大きなベースラインのドリフトを示すと述べ、アプタマーに2つのレドックスレポーター（一方は標的に応答、他方は異なる電位で基準信号を出す）をつけ、その差をとる方法を報告しました。 流れる未希釈の全血で、最大50%のドリフトが、数時間の連続運転で2%未満に減ったとしています事実［参考資料14］。

医薬品のアプタマーは、どう守っているか

総説は、核酸が分解されやすいという弱点に対し、化学修飾や技術の進歩で乗り越えようとしていると述べています［参考資料15］。 FDA の文書で確認できる例では、ペガプタニブ（Macugen）は「PEG化した修飾オリゴヌクレオチド」のアプタマーと記述されています事実［参考資料18］。 アバシンカプタド ペゴル（Izervay）は「RNAアプタマーに、約43 kDa の分岐状ポリエチレングリコール（PEG）が共有結合したもの」で、分子量は約56 kDa とされています事実［参考資料20］。 ただし、これらは眼内に注射する医薬品で、血液に入れるセンサーとは条件が異なります。薬で使われている保護の方法が、そのままセンサーの寿命の解決策になるとは限りません（本記事による解説）。

8. 素材技術者の視点②：「結合する」ことをどう確かめるか

9. 確認できる実用化の状況と、研究段階の区別

「実用化」と一口に言っても、医薬品、研究用の機器、診断用のセンサーは、別の段階です。当局の公式文書で確認できる範囲を区別して並べます。

承認や適合は、特定の使用目的に対する判断で、「どんな使い方でも安全・正確」を意味しません。FDA の clearance（510(k)）・De Novo・approval（NDAなど）は別の制度で、本稿の医薬品はapproval（NDA）です。

10. 課題と、本稿で確認できなかったこと

(1) ヒトの体内での連続使用の実績は、確認できなかった

E-AB センサーの体内での連続測定の報告は、本稿の調査範囲ではラットです［参考資料9・10］。Shaver らは、最先端のセンサーの体内での動作寿命が12時間未満であることが、ヒトでの長期連続測定を妨げていると述べています［参考資料11］。 Watkins らの1週間の動作は、血清中・37 ℃での結果です［参考資料12］。未確定／将来

(2) 結合の検証が、報告ごとにそろっていない

結合の検証の標準的な手順が定まっていないことは、Bottari らが指摘しています［参考資料16］。 個々のアプタマーについて、どの方法で、どの条件で結合を確かめたかを確認する必要があります。

(3) 規制上の区分

アプタマーを認識素子とする診断用センサーの認可は、本稿では確認できませんでした。薬としての承認は、センサーとしての性能を保証しません。 医療機器の承認区分は、本シリーズ「医療機器の承認区分と家庭用」編で扱います。

(4) 抗体との価格・保存性の比較

総説の一般的な記述［参考資料15］はありますが、同じ標的・同じ条件で、アプタマーと抗体の保存安定性や価格を並べた一次情報は、本稿では確認していません。

11. 用語集

12. 参考資料（一次情報）

1. Tuerk C, Gold L「Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase」Science 1990;249:505-510 — doi.org
2. Ellington AD, Szostak JW「In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands」Nature 1990;346:818-822 — doi.org
3. Bock LC ほか「Selection of single-stranded DNA molecules that bind and inhibit human thrombin」Nature 1992;355:564-566 — doi.org
4. Stoltenburg R ほか「Capture-SELEX: Selection of DNA Aptamers for Aminoglycoside Antibiotics」J Anal Methods Chem 2012;2012:415697 — doi.org
5. Nutiu R, Li Y「Structure-switching signaling aptamers」J Am Chem Soc 2003;125:4771-4778 — doi.org
6. Xiao Y ほか「Label-free electronic detection of thrombin in blood serum by using an aptamer-based sensor」Angew Chem Int Ed 2005;44:5456-5459 — doi.org
7. Xiao Y ほか「A reagentless signal-on architecture for electronic, aptamer-based sensors via target-induced strand displacement」J Am Chem Soc 2005;127:17990-17991 — doi.org
8. Ferguson BS ほか「Real-time, aptamer-based tracking of circulating therapeutic agents in living animals」Sci Transl Med 2013;5:213ra165 — doi.org
9. Arroyo-Currás N ほか「Real-time measurement of small molecules directly in awake, ambulatory animals」Proc Natl Acad Sci USA 2017;114:645-650 — doi.org
10. Dauphin-Ducharme P ほか「Electrochemical aptamer-based sensors for improved therapeutic drug monitoring and high-precision, feedback-controlled drug delivery」ACS Sens 2019;4:2832-2837 — doi.org
11. Shaver A ほか「Nuclease hydrolysis does not drive the rapid signaling decay of DNA aptamer-based electrochemical sensors in biological fluids」Langmuir 2021;37:5213-5221 — doi.org
12. Watkins Z ほか「Week-long operation of electrochemical aptamer sensors: new insights into self-assembled monolayer degradation mechanisms and solutions for stability in serum at body temperature」ACS Sens 2023;8:1119-1131 — doi.org
13. Wang B ほか「Wearable aptamer-field-effect transistor sensing system for noninvasive cortisol monitoring」Sci Adv 2022;8:eabk0967 — doi.org
14. Li H ほか「Dual-reporter drift correction to enhance the performance of electrochemical aptamer-based sensors in whole blood」J Am Chem Soc 2016;138:15809-15812 — doi.org
15. Ni S ほか「Chemical modifications of nucleic acid aptamers for therapeutic purposes」Int J Mol Sci 2017;18:1683 — doi.org
16. Bottari F ほか「Do aptamers always bind? The need for a multifaceted analytical approach when demonstrating binding affinity between aptamer and low molecular weight compounds」J Am Chem Soc 2020;142:19622-19630 — doi.org
17. FDANDA 21-756 承認レター（Macugen／ペガプタニブナトリウム注射液）2004年 — www.accessdata.fda.gov
18. FDAMACUGEN 添付文書（NDA 21-756/S-006, S-007）2006年（PDF） — www.accessdata.fda.gov
19. FDANDA 217225 承認レター（IZERVAY／avacincaptad pegol）2023年8月4日（PDF） — www.accessdata.fda.gov
20. FDAIZERVAY 添付文書（NDA 217225/S-004、改訂2026年2月）（PDF） — www.accessdata.fda.gov
21. FDADrugs@FDA：NDA 021756（Macugen）の承認の経緯と販売状況 — www.accessdata.fda.gov
22. FDADrugs@FDA：NDA 217225（Izervay）の承認の経緯 — www.accessdata.fda.gov
23. Gold L ほか「Aptamer-based multiplexed proteomic technology for biomarker discovery」PLoS ONE 2010;5:e15004 — doi.org
24. SomaLogicSomaScan プラットフォーム（製造元ページ、2026年10月3日確認） — somalogic.com

13. 主張と出典の対応表（監査）

最終更新：2026年10月3日／出典は一次情報（査読付き論文、FDA の承認文書、製造元ページ）に限定しています。材料設計上の読み取りは「解説」として、出典付きの事実と区別しています。ヒトの体内での E-AB センサーの連続測定、アプタマーを認識素子とする診断用センサーの当局認可、抗体との価格・保存性の同条件での比較については、一次情報で確認できなかったため記載していません。Drugs@FDA のペガプタニブの原承認日（2004年9月17日）と承認レターの署名日（2004年12月17日）の食い違いは、そのまま併記しました。図はすべて説明用の概念図です。図1・図2・図3・図5・図6はベクター作図、ヒーロー画像と図4はAI生成イメージであり、いずれも実際の製品・顕微鏡像・分子の配置を示すものではありません。