DNA情報をその場で読み取るナノデバイス~迅速・手軽な遺伝子検査へ向けたナノポア新技術~

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2025-07-30 大阪大学

大阪大学などの研究チームは、DNAをその場で一本鎖化し直接読み取る「ヒータ内蔵型ナノポア」デバイスを開発した。ナノポアのそばに配置された白金製ヒータで局所的に加熱し、DNAの二重らせん構造を通過直前に解離。これにより、液体全体を加熱せず、低ノイズ・低消費電力で長鎖DNAの1分子検出が可能となった。この技術は、次世代の小型DNAシークエンサへの応用が期待され、個別化医療や災害時の迅速な遺伝子診断に貢献する。

DNA情報をその場で読み取るナノデバイス~迅速・手軽な遺伝子検査へ向けたナノポア新技術~図1. ヒータ内蔵型ナノポアを用いた局所熱によるDNAの一本鎖化とその場1分子検出の様子を表した

<関連情報>

スポット加熱ナノポアにおける単一分子DNAのオンサイト解離 On-Site Unzipping of Single-Molecule DNA in a Spot-Heated Nanopore

Makusu Tsutsui,Wei-Lun Hsu,Kazumichi Yokota,Yuki Komoto,Hirofumi Daiguji,and Tomoji Kawai
ACS Nano  Published: July 29, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acsnano.5c09740

Abstract

Strand separation is a prerequisite for any genome sequencing method, including the single-molecule approach via solid-state nanopore sensing. Here, we report on the local electrical heating of nanofluidic channels for on-site denaturation to resistive pulse analysis of nucleic acids. We lithographed a Pt nanocoil around a nanopore in a SiNx membrane. The local temperature at the pore was finely controlled by the voltage applied to the metallic nanowire for the self-heating. The capture-to-translocation motions of DNA were found to be influenced by temperature-gradient-mediated factors, including electrophoresis, viscous dragging, and thermophoresis. Most importantly, we demonstrated unzipping to single-molecule detections of pBR322 plasmid and lambda DNA in the nanopore locally heated with the nanoheater of temperature above 423 and 564 K, respectively. This device concept may be useful for solid-state nanopore sequencing of DNA and proteins.

細胞遺伝子工学
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