1分子DNAシークエンサーの開発

谷口 正輝 さん

大阪大学 産業科学研究所

 DNAシークエンサーの解読速度とコストが、ゲノムに基づく個別化医療の大きなハードルとなっています。いち早くこの問題を予見した米国立衛生研究所は、1日と1000ドルで、全ヒトゲノムを解読するDNAシークエンサーの開発をオールアメリカ体制で2003年から行ってきました。その究極のターゲットが、トンネル電流で1塩基分子を読み取る1分子DNAシークエンサーですが、開発不可能な夢のデバイスと考えられてきました。
 我々は、数ナノメートル以下の電極間距離を持つナノ電極を、高い安定性と再現性で作る技術を開発し、トンネル電流により、1塩基分子を識別することに成功しました。また、トンネル電流を用いて、短い1本鎖DNAや、ガンマーカーとして知られるマイクロRNAの1分子シークエンスを実証しました。さらに、既存のDNAシークエンサーでは識別できませんが、エピジェネティクスに非常に重要なメチル化シトシンの1分子識別にも成功しました。
 トンネル電流による1分子DNAシークエンサーを実用化するためには、高い読み取り精度とスループットが求められます。これからの研究は、これらの要求を満たすためのコア技術となる1分子ダイナミクスの制御技術の開発を行っていきます。これまでのDNAシークエンサーは、全て海外製であるため、本研究で生まれた技術を国内発のDNAシークエンサーへと発展させたいと思っています。

エピジェネティクス:DNAの塩基配列は変化しないで、遺伝子の発現に影響を及ぼす、ゲノムを取り巻く環境の変化などに関する研究分野


図
図の説明
トンネル電流による1塩基分子の識別。4つの塩基分子の電気抵抗の違いにより、塩基分子の種類を識別する。