論文の概要: Continuous quantification of viral plaque dynamics using ultra-large-area label-free imaging enables rapid antiviral susceptibility testing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.01738v1
• Date: Sun, 03 May 2026 06:34:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-05 20:33:49.914675
• Title: Continuous quantification of viral plaque dynamics using ultra-large-area label-free imaging enables rapid antiviral susceptibility testing
• Title（参考訳）: Ultra-large-area label-free imaging を用いたウイルスプラーク動態の連続定量化による迅速抗ウイルス感受性試験
• Authors: Merve Eryilmaz, Yuzhu Li, Xiao Wang, Max Zhang, Alp Inegol, Zixiang Ji, Lucas Thai, Guangdong Ma, Akihiko Fujisawa, Kazunori Yamaguchi, Aydogan Ozcan,
• Abstract要約: プラーク低減測定法(PRA)は、プラーク形成単位(PFUs)の低下測定による薬剤効能の評価、抗ウイルス感受性試験のゴールドスタンダードのままである。 ここでは,ラベルのない時間分解型PRAプラットフォームを導入し,ウイルス感染動態の連続的高次元計測に変換する。 反応速度を26時間加速しながら, 化学的に安定な地中真理測定値とゼロ偽陽性値とを一致させた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.115910128313134
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The plaque reduction assay (PRA) remains the gold standard for antiviral susceptibility testing, evaluating drug potency by measuring reductions in plaque-forming units (PFUs). However, the traditional PRA is time-consuming, labor-intensive, prone to manual counting errors, and offers limited scalability. Moreover, its reliance on destructive fixation and chemical staining reduces the assay to a static, endpoint observation, obscuring the dynamic, time-resolved kinetics of dose-dependent viral inhibition. Here, we introduce a label-free, time-resolved PRA platform that transforms the conventional assay into a continuous, high-dimensional measurement of viral infection dynamics. Our system integrates a compact lens-free imaging setup with a custom-designed ultra-large-area (100 cm^2) thin-film transistor (TFT) image sensor and deep learning-based algorithms to autonomously quantify PFU dynamics within an incubator. Validated using herpes simplex virus type-1 (HSV-1) treated with acyclovir, the platform matched chemically-stained ground truth measurements with zero false positives while accelerating readout by ~26 hours. Crucially, our system revealed that increasing drug concentrations induce temporally distinct delays and suppress new PFU formation, enabling conclusive drug efficacy evaluations within ~60 hours post-infection. This scalable, label-free framework redefines antiviral susceptibility testing as a rapid, time-resolved and information-rich measurement framework, providing a generalizable platform for virology research, high-throughput drug screening, and clinical diagnostics.
• Abstract（参考訳）: プラーク低減測定法(PRA)は、プラーク形成単位(PFU)の低下を測定することにより、抗ウイルス薬感受性試験のゴールドスタンダードのままである。 しかしながら、従来のPRAは時間がかかり、労働集約的であり、手動によるカウントエラーの傾向があり、スケーラビリティが制限されている。 さらに、破壊的な固定と化学染色への依存は、静的な終端観察へのアッセイを減らし、線量依存的なウイルス阻害の動的、時間分解された運動を隠蔽する。 ここでは,ラベルのない時間分解型PRAプラットフォームを導入し,ウイルス感染動態の連続的高次元計測に変換する。 本システムは、小型レンズレス撮像装置と、カスタム設計の超大面積(100 cm^2)薄膜トランジスタ(TFT)イメージセンサとディープラーニングに基づくアルゴリズムを統合し、インキュベータ内のPFUダイナミクスを自律的に定量化する。 単純ヘルペスウイルス1型 (HSV-1) をアシクロビルで処理し, 反応速度を約26時間加速しながら, 化学的に安定な地上真実測定値とゼロ偽陽性値とを一致させた。 以上より, 薬剤濃度の増加は経時的に遅れを生じ, 新たなPFU形成を阻害し, 感染後60時間以内に薬効評価が可能となった。 このスケーラブルでラベルのないフレームワークは、迅速かつ時間分解され情報豊富な測定フレームワークとして抗ウイルス感受性テストを再定義し、ウイルス研究、高スループット薬物スクリーニング、臨床診断のための一般化可能なプラットフォームを提供する。

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