私たちはバクテリオファージの中でも大腸菌に感染することで知られており、特に有名なファージの一つであるλファージのDNAである、λ-DNA分子がナノポアを通過する直前の拡散や流れによる挙動を蛍光顕微鏡を用いて研究を行っています。
ナノポア法は次世代DNAシークエンサーの一つとして、非常に期待されている技術であり、ナノスケールのポアを挟むように電極を装飾し、DNAがナノポアを通過する際の電極間のトンネル電流等を測定すれば、塩基配列を読めるのではないか、という理論をもとに始まった研究です。しかし、いくつかの問題点があるため、まだ実用化には至っておりません。そこで私たちはその問題点の中のDNAがナノポアに詰まる、DNAがナノポアを通過する際の速度が速いといった二つの問題に焦点を当てて研究を行っています。
　私たちはイオン溶液中に印加する電圧によって発生するっナノポア近傍の電場の放射依存性は負に帯電したDNA分子の挙動を3次元的に解析することにより定量的に見積もることを行い、ナノポアの近傍では電場はほぼ球対称に存在していることがわかりました。更に、私たちはDNA分子がナノポアに詰まる様子を直接観察することを行い、バイアス電圧を増加させると、驚くべきことに、ナノポアに詰まるDNA分子の確率も上昇し、またDNAが詰まったナノポアでは膜の表面にできる電場の大きさが減少することがわかりました。この実験結果を確かめるために、Poisson and Nernst-Planck (PNP)方程式と共にオームの方式、コンピューターシュミレーションを用いてナノポア近傍の電場の数値的解析を行いました。
　これらの結果は、実験・理論問わずにバイアス電圧を用いたナノポア近傍のDNA分子の挙動を考えるにあたり非常に興味深いものであり、ソリッドステートベースのDNAシークエンサーとしてのナノポアの今後の発展に貢献できると考えています。

参考論文
　Genki Ando, Changbae Hyun, Jiali Li, and Toshiyuki Mitsui, Directly observing the motion of DNA molecules near solid-state nanopores. ACS Nano, 6(11), 10090-1097, 2012 (PDF)

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ソリッドステートナノポア近傍のDNA分子の直接的挙動観察 (2013.06.04更新)