ナノポアセンサ(アプタマーによるマーキング方法)

ナノポアはナノサイズの小さな穴であり、篩の役割を果たします。ここではナノポアを応用し、DNA/RNA配列を読み取る方法に関して記述します。これは実際に商品化されており、Oxford Nanopore Technologoiesがミニオン(MinION)という商品で売られています。
下の動画が商品の紹介です。

DNAやRNAは塩基であるアデニン(A),チミン(T),グアニン(G),シトシン(C)が配列してできています。これらの塩基がナノポアを通過するときにイオン電流を遮ります。このときの電流値の変化や滞在時間はそれぞれの塩基により異なるため、塩基配列を読み取ることが可能となります。塩基を解読する速度は1秒間に400塩基を読み取るそうです。ナノポアは一分子を検出できるだけの高い感度を有しているため、PCRで増幅しなくても使用することができます。

ナノポアはDNAやRNAの配列を読み取るだけでなく、センサや優れた検査方法としても期待されています。ナノポアを利用した検出としてアプタマー(Aptamer)がもつ優れた選択性を利用する方法があります。アプタマーとは複雑な3次元構造により特定の分子と結合できる核酸分子やペプチドをいいます。
アプタマーは比較的大きな分子であり、ナノポアを塞ぎ電流減少を引き起こします。目的の分析物とアプタマーが結合した場合には、分子の構造が変わります。この分子構造の変化に応じて、イオン電流量と滞在時間が変わり、目的の分析物の有無を判断できます。これまでにアプタマーとナノポアを組み合わせて、コカインセンサ農薬検知をした報告があります。ナノポアは一分子という極めて高い感度を有しており、アプタマーが持つ高い選択性を併用すればこれまでにない優れたセンサや検出器を開発することができると考えられます。ナノポアとアプタマーは今後さらなる発展が期待できる研究分野だと思います。

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