用電子技術檢測病毒（下）1小時可解讀全部鹼基【2】

2014年01月29日09:08

解讀DNA單分子的鹼基序列

在DNA鹼基序列分析方面，採用ISFET以外技術的開發競爭也非常激烈，其中之一就是“單分子分析”技術。該技術使DNA單分子穿過直徑幾nm～幾十nm的“納米孔”，在構成DNA的各鹼基通過時通電，判斷鹼基的種類和序列。隻需極其微量的樣本即可，而且無需採用PCR法等擴增技術，因此，該技術具備無擴增錯誤、能快速出結果等優點。

實際上，已經有廠商開始推進單分子分析技術的實用化，並於2012年發布了產品。這就是英國Oxford Nanopore Technologies（ONT）公司。該公司在U盤大小的機殼內，運用化學和電子技術，集成了微流路和納米孔陣列（圖10（a））。目前該公司正在征集試用者。

圖10：結合化學和電子技術直接解讀DNA單分子

圖為利用分子尺寸的微小納米孔，直接解讀DNA單分子鹼基序列的開發示例。Oxford Nanopore Technologies公司已經開發出U盤形狀的產品（a），價格為900美元。大阪大學川合研究室等正在開發以更高精度解讀DNA的技術（b）。EPFL選擇的納米孔材料為石墨烯（c）。（圖和照片由各公司和各大學提供）

緊隨其后的是由大阪大學產業科學研究所教授、川合最尖端項目（FIRST）負責人川合知二的研究室、名古屋大學教授馬場嘉信的研究室、東麗、東芝及鬆下5家機構和公司等組成的團體，以及美國IBM公司、瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）等（圖10（b，c））。ONT公司利用納米孔和蛋白質孔，而大阪大學等和IBM公司打算利用有望實現更高的再現性和量產性的硅材料的孔，EPFL打算在碳材料石墨烯上開孔使用。

利用DNA構成晶體管

除此之外，大阪大學等與ONT公司的技術還有其他不同。ONT的技術是讓電流常開，通過用鹼基阻斷電流來辨別鹼基。大阪大學的川合介紹了自己的方法的優勢：“ONT的技術需要nA級的較大電流，還容易發生讀取錯誤。而我們採用把鹼基視為絕緣體和半導體，通過其隧穿電流辨別鹼基的常閉方式，讀取錯誤也比較少，利用pA級的微弱電流即可。”

川合等人已經開發出了基本元件，確認能識別每個人的DNA之間的差異，而且能讀取抗癌基因RNA的一種鹼基序列。

檢測病毒的微弱電荷

除DNA分析以外，電氣檢測病毒和蛋白質的技術開發也取得了進展。比如，大阪大學教授、日本產業科學研究所副所長鬆本和彥的研究室等開發的利用石墨烯晶體管的技術（圖11）注6），已經利用載流子遷移率約為1000cm2/Vs的石墨烯晶體管，成功地甄選出流感病毒。（作者：野澤哲生，日經技術在線！供稿）

注6）除了鬆本研究室外，大阪大學微生物研究所、中部大學、香川大學等也參加了共同研究。