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1.DNAマイクロアレイとは
DNAは、4種の塩基、A、T、G、Cが直鎖状に結合した2本のポリヌクレオチドから成る。二本鎖は、互いに相補性のある塩基同士と水素結合し、らせん構造を形成する。温度が上がると、2本のDNA鎖が離れる。冷却すると、離れていたDNA鎖は再結合するか、相補的配列を持つ別のDNA鎖と結合する。このハイブリダイゼーションという現象を利用して、目的とするDNAやRNAをDNAマイクロアレイの基板上で検出することができる。DNAマイクロアレイの表面には、プローブと呼ばれる配列の分かっている数万種類のオリゴヌクレオチドやcDNA（mRNAと相補的な塩基配列を持つDNA）が結合している。試料中のDNAやRNAは蛍光標識されており、DNAマイクロアレイ上のどのプローブと結合するかで配列情報を得ることができる。また、蛍光強度により、その量を測ることができる。
ハイブリダイゼーションを塩基配列の同定に利用した研究は、1960年代から始まっている。Gillespie は、基板に結合したDNAと相補的なRNAを結合させるという方法について報告している1)。Pardue、Jonesなどが、in situハイブリダイゼーションについて報告した2, 3)この方法では、細胞の核や染色体の中の特定の塩基配列の存在を、顕微鏡下で観察することができる。その後、複数のプローブを使って観察するために、複数の蛍光色素を用いる方法が開発された4, 5)。1970年代後半、Kafatosらは、フィルター上で複数のDNAを同時に分析する、ドット・ブロット法を開発した6)。ドット・ブロット法では、分析対象をフィルター上に置き、蛍光標識されたプローブで対象のサンプルを分析する。一方、Saiki らは、ドット・ブロットとは逆の方法、すなわちプローブをフィルター上に置き、サンプルを蛍光標識して分析するという、リバース・ドット・ブロット法を開発した7)。
1990年に始まったヒトゲノムプロジェクトは、様々な技術開発を促した。その一つが、高密度DNAマイクロアレイである。高密度DNAマイクロアレイは、初めゲノムの塩基配列解読に使う目的で開発が始められた。SouthernとMaskosは、ガラス基板上でオリゴヌクレオチドを合成することにより、低密度のプロトタイプアレイを作る方法を発表した8, 9)。彼らの方法では、シリコンゴムのチューブを用いることにより、約19個の塩基が結合したオリゴヌクレオチドを約100種類、ガラス板上に合成することができた。この低密度オリゴヌクレオチドアレイは、配列解析に利用できるか否か検討された。ガラス基板上にオリゴヌクレオチドを合成するという基本的なアイデアは、SouthernとMaskos、Hamil10)によって確立されたが、高密度DNAマイクロアレイを製造するには、全く新しい工学知、すなわち光リソグラフィー法と、ロボットを用いたスポット法の開発を待たねばならなかった。
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