用电子技术检测病毒（下）1小时可解读全部碱基【2】

2014年01月29日09:08

解读DNA单分子的碱基序列

在DNA碱基序列分析方面，采用ISFET以外技术的开发竞争也非常激烈，其中之一就是“单分子分析”技术。该技术使DNA单分子穿过直径几nm～几十nm的“纳米孔”，在构成DNA的各碱基通过时通电，判断碱基的种类和序列。只需极其微量的样本即可，而且无需采用PCR法等扩增技术，因此，该技术具备无扩增错误、能快速出结果等优点。

实际上，已经有厂商开始推进单分子分析技术的实用化，并于2012年发布了产品。这就是英国Oxford Nanopore Technologies（ONT）公司。该公司在U盘大小的机壳内，运用化学和电子技术，集成了微流路和纳米孔阵列（图10（a））。目前该公司正在征集试用者。

图10：结合化学和电子技术直接解读DNA单分子

图为利用分子尺寸的微小纳米孔，直接解读DNA单分子碱基序列的开发示例。Oxford Nanopore Technologies公司已经开发出U盘形状的产品（a），价格为900美元。大阪大学川合研究室等正在开发以更高精度解读DNA的技术（b）。EPFL选择的纳米孔材料为石墨烯（c）。（图和照片由各公司和各大学提供）

紧随其后的是由大阪大学产业科学研究所教授、川合最尖端项目（FIRST）负责人川合知二的研究室、名古屋大学教授马场嘉信的研究室、东丽、东芝及松下5家机构和公司等组成的团体，以及美国IBM公司、瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）等（图10（b，c））。ONT公司利用纳米孔和蛋白质孔，而大阪大学等和IBM公司打算利用有望实现更高的再现性和量产性的硅材料的孔，EPFL打算在碳材料石墨烯上开孔使用。

利用DNA构成晶体管

除此之外，大阪大学等与ONT公司的技术还有其他不同。ONT的技术是让电流常开，通过用碱基阻断电流来辨别碱基。大阪大学的川合介绍了自己的方法的优势：“ONT的技术需要nA级的较大电流，还容易发生读取错误。而我们采用把碱基视为绝缘体和半导体，通过其隧穿电流辨别碱基的常闭方式，读取错误也比较少，利用pA级的微弱电流即可。”

川合等人已经开发出了基本元件，确认能识别每个人的DNA之间的差异，而且能读取抗癌基因RNA的一种碱基序列。

检测病毒的微弱电荷

除DNA分析以外，电气检测病毒和蛋白质的技术开发也取得了进展。比如，大阪大学教授、日本产业科学研究所副所长松本和彦的研究室等开发的利用石墨烯晶体管的技术（图11）注6），已经利用载流子迁移率约为1000cm2/Vs的石墨烯晶体管，成功地甄选出流感病毒。（作者：野泽哲生，日经技术在线！供稿）

注6）除了松本研究室外，大阪大学微生物研究所、中部大学、香川大学等也参加了共同研究。