用電子技術檢測病毒（下）1小時可解讀全部鹼基

【新聞鏈接】

英特爾Edison：革命性技術

美國開發出容量比鋰離子電池高10倍的糖類燃料電池，“3年內實用化”

瑞薩開發出具有超高可靠性的存儲器

節能設備的中樞——新一代功率半導體，抵得上7∼8個核電機組

日本開始研發氨燃料電池，目標是發電效率超過45％

1小時可解讀全部鹼基

目前，除了東芝外，其他公司也在陸續開發利用電流和電壓進行DNA分析和檢測病毒等的技術。其中，社會影響較大的是美國Life Technologies公司2012年上市的“Ion Proton Sequencer”（圖8，9）注4）。這是直接分析DNA鹼基序列的技術之一，被稱為DNA測序儀。

圖8：取得迅猛發展的DNA序列技術 DNA鹼基序列讀取技術的速度2年提高了10倍，同時還降低了成本。已開始用於NIPT等臨床用途。2012年開發出了電氣解讀鹼基序列的系統。預計今后將進一步推進低成本化。

注4）開發該技術的是英國DNA Electronics公司，Life Technologies在當時的Ion Torrent Systems公司的授權下開發了產品。Ion Torrent Systems於2010年被Life Technologies收購。

在2000年前后，分析人類DNA的約30億個鹼基對需要耗時8年左右，花費約300億日元。隨著技術的進步，DNA分析大幅推進了高速化和低成本化，到2011年，隻需用大約2天的時間，花幾十萬日元就能實現了。不過，檢測技術仍然以光學為基礎，裝置體積較大。

而Life Technologies的產品在檢測上利用檢測氫離子（H＋）的晶體管“ISFET（離子感應型場效應晶體管）”（圖9（a，b））。檢測原理是，用晶體管檢測DNA雙鏈結合時產生的H＋。由此，DNA鹼基序列的分析儀器縮小到了能放到桌上的程度。ISFET的應用范圍也快速擴大。

圖9：進入利用電氣檢測技術解讀DNA鹼基序列的時代 圖為Life Technologies公司2012年上市的利用半導體電氣解讀DNA鹼基序列的系統（a、b），以及名古屋大學中裡研究室開發的BioCMOS生物傳感器群（c∼e）。均利用晶體管檢測離子的增減。（（a）由Life Technologies公司拍攝）

名古屋大學教授中裡和郎預測，“通過利用ISFET，從技術上來說，隻用一個小時就能解讀人類的全部DNA鹼基序列”。中裡利用ISFET的一種，開發出了檢測和分析DNA、蛋白質、糖和病毒等的芯片“BioCMOS傳感器”（圖9（c∼e））注5）。現在已利用600nm工藝開發出約100萬陣列的傳感器，“如果利用最新的20nm多的工藝，可實現40億陣列的傳感器。這樣的話，用1小時即可解讀人類DNA的30億個鹼基”（中裡）。

注5）不過，BioCMOS傳感器除了電流檢測外，還可根據檢測對象變更為電壓和電阻檢測等。也能檢測蛋白質和病毒等。