用电子技术检测病毒（下）1小时可解读全部碱基

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1小时可解读全部碱基

目前，除了东芝外，其他公司也在陆续开发利用电流和电压进行DNA分析和检测病毒等的技术。其中，社会影响较大的是美国Life Technologies公司2012年上市的“Ion Proton Sequencer”（图8，9）注4）。这是直接分析DNA碱基序列的技术之一，被称为DNA测序仪。

图8：取得迅猛发展的DNA序列技术 DNA碱基序列读取技术的速度2年提高了10倍，同时还降低了成本。已开始用于NIPT等临床用途。2012年开发出了电气解读碱基序列的系统。预计今后将进一步推进低成本化。

注4）开发该技术的是英国DNA Electronics公司，Life Technologies在当时的Ion Torrent Systems公司的授权下开发了产品。Ion Torrent Systems于2010年被Life Technologies收购。

在2000年前后，分析人类DNA的约30亿个碱基对需要耗时8年左右，花费约300亿日元。随着技术的进步，DNA分析大幅推进了高速化和低成本化，到2011年，只需用大约2天的时间，花几十万日元就能实现了。不过，检测技术仍然以光学为基础，装置体积较大。

而Life Technologies的产品在检测上利用检测氢离子（H＋）的晶体管“ISFET（离子感应型场效应晶体管）”（图9（a，b））。检测原理是，用晶体管检测DNA双链结合时产生的H＋。由此，DNA碱基序列的分析仪器缩小到了能放到桌上的程度。ISFET的应用范围也快速扩大。

图9：进入利用电气检测技术解读DNA碱基序列的时代 图为Life Technologies公司2012年上市的利用半导体电气解读DNA碱基序列的系统（a、b），以及名古屋大学中里研究室开发的BioCMOS生物传感器群（c～e）。均利用晶体管检测离子的增减。（（a）由Life Technologies公司拍摄）

名古屋大学教授中里和郎预测，“通过利用ISFET，从技术上来说，只用一个小时就能解读人类的全部DNA碱基序列”。中里利用ISFET的一种，开发出了检测和分析DNA、蛋白质、糖和病毒等的芯片“BioCMOS传感器”（图9（c～e））注5）。现在已利用600nm工艺开发出约100万阵列的传感器，“如果利用最新的20nm多的工艺，可实现40亿阵列的传感器。这样的话，用1小时即可解读人类DNA的30亿个碱基”（中里）。

注5）不过，BioCMOS传感器除了电流检测外，还可根据检测对象变更为电压和电阻检测等。也能检测蛋白质和病毒等。