電界イオン化に基づくDNAの塩基配列の超高速決定法

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本研究は、従来の電気泳動法に代わる高速なDNAの塩基配列決定法の基礎的検討に関するものである。本手法は、真空中で伸張させたDNAに高電圧を印加することにより、電界強度が最大となるDNA末端部分で生じる電界イオン化に伴い観測される像から試料末端の塩基の同定を行うものであり、電界イオン顕微鏡(Field ion microscope : FIM)の原理に基づいたものである。また、さらに印加電圧を上昇させることにより、電界蒸発により末端の塩基を順次脱離させることで、DNAの塩基配列を直接的に決定することを目指すものである。本研究では、上記のDNAシーケンサの開発に向け、以下に示す基礎的検討を行った。本手法では、針状に伸張させた試料を調整することが必要である。そのために、電界研磨により先端の曲率半径を100nm程度以下に加工した金線に末端をSH基で修飾したDNAを結合させる方法を検討した。DNAを結合させたサンプルではDNAを結合させていないものに対して、低い印加電圧で異なるFIM像が観察された。低電圧でFIM像が観測されたことはサンプル表面に曲率半径の小さな面が存在することを示唆している。また、DNA結合の有無で異なるFIM像が観測されたことはFIM像からDNAの原子構造を決定できる可能性があることを示唆している。しかしながら、明確なDNAの原子像を観察することはできなかった。これはFIMの動作ガスの熱振動に起因すると考えられ、現在試料の冷却系の構築を進めているところである。