"DNAサンプル中のメチル化ヌクレオチドを検出するための、イオン感応型電界効果トランジスタISFETの使用。DNAサンプル中のメチル化ヌクレオチドを検出する方法であって、メチル化ヌクレオチドと非メチル化ヌクレオチドを識別する試薬を用いてDNAのサンプルを処理して、処理したDNAを提供するステップと、処理したDNAを増幅するステップと、増幅したDNAを任意にシークエンシングするステップとを備え、ISFETが、増幅および/またはシークエンシングするステップの鎖伸長反応の間にDNA鎖への1つ以上のdNTPの付加を監視する、方法。試薬は、DNAサンプル中のメチル化ヌクレオチドのメチル基と選択的に結合する抗体である、請求項2に記載の方法。処理したDNAに対して免疫沈降を行い、それによって非抗体結合DNAから抗体結合DNAを分離する、請求項3に記載の方法。試薬を用いた処理の前に、DNAサンプルに対して、DNAをより小さなフラグメントに分解するプロセスを行う最初のステップをさらに備える、請求項3または4に記載の方法。プロセスはソニケーションである、請求項5に記載の方法。試薬は、DNAサンプル中の非メチル化シトシンのみをウラシルに変換する重亜硫酸塩を含む、請求項2に記載の方法。処理したDNAの増幅はPCRを用いて行われる、請求項2~7のいずれかに記載の方法。PCRは、メチル化DNAから生じる処理したDNA鎖のみを増幅することができるメチル化特異的プライマーを用いて行われる、請求項7に従属する場合の請求項8に記載の方法。PCRは、非メチル化DNAから生じる処理したDNA鎖のみを増幅することができる非メチル化特異的プライマーを用いて行われる、請求項7に従属する場合の請求項8に記載の方法。DNAサンプル中のメチル化ヌクレオチドを検出する方法であって、非メチル化シトシンをウラシルに変換する重亜硫酸塩を用いてDNAのサンプルを処理して、処理したDNAを提供するステップと、メチル化特異的プライマーまたは非メチル化特異的プライマーを用いて、処理したDNAをPCR増幅するステップとを備え、ISFETが、PCRの間に鎖伸長反応へのdNTPの付加を監視する、方法。DNAメチル化を測定するための装置であって、DNAを含有する第1のサンプルに露出可能な第1のイオン感応型電界効果トランジスタISFETと、DNAを含有する第2のサンプルに露出可能な第2のISFETと、出力信号を提供する回路とを備え、出力信号は第1および第2のISFETの信号に由来する、装置。第1のサンプルはメチル化サンプルであり、非メチル化サンプルである第2のサンプルと比較される、請求項12に記載の装置。第2のサンプルは、既知量のメチル化を有する基準サンプルである、請求項12に記載の装置。第2のサンプルは、請求項12に記載の装置。出力信号は、第1および第2のISFETの信号の比率である、請求項12に記載の装置。複数の第1のISFETをさらに備え、各ISFETは、異なるメチル化クラスタを見ているサンプルに露出可能である、請求項12に記載の装置。ISFETは、弱反転領域で動作するようにバイアスをかけられる、請求項12~17のいずれかに記載の装置。ISFETおよび回路は基板上に集積され、ISFETのトランジスタは回路の一部を形成する、請求項12~18のいずれかに記載の装置。ISFETの信号は電流であり、回路の出力信号は前記電流の比率である、請求項19に記載の装置。出力信号は閾値信号と比較され、対象部位の比較メチル化値と関連付けられるポテンシャルの診断または診療結果を示す、請求項12~20のいずれかに記載の装置。請求項1において使用するため、または請求項2~11のいずれかに記載の方法で使用するための、請求項12~21のいずれかに記載の装置。本願の発明者は、既存の方法では蛍光検出手段に多額のコストがかかり、CMOSプロセスなどの標準的な大量生産製造技術に概して対応していないことを認識した。発明の要約本発明の第1の局面によると、DNAサンプル中のメチル化ヌクレオチドを検出するための、イオン感応型電界効果トランジスタISFETの使用が提供される。本発明の第2の局面によると、DNAサンプル中のメチル化ヌクレオチドを検出する方法であって、メチル化ヌクレオチドと非メチル化ヌクレオチドを識別する試薬を用いてDNAのサンプルを処理して、処理したDNAを提供するステップと、処理したDNAを増幅するステップと、増幅したDNAを任意にシークエンシングするステップとを含み、ISFETが、増幅および/またはシークエンシングするステップの鎖伸長反応の間にDNA鎖への1つ以上のdNTPの付加を監視する方法が提供される。増幅および合成によるシークエンシングsequencingbysynthesisの間、イオンが放出または消費される。たとえば、ヌクレオチドが鎖伸長反応に取込まれると水素イオンが放出される。これらのイオンはISFETによって検出されて、出力される電気信号を変化させ得る。試薬は、DNAサンプル中のメチル化ヌクレオチドのメチル基と選択的に結合する抗体であり得る。次に、サンプルに対して免疫沈降を行い、それによって非抗体結合フラグメントすなわち非メチル化フラグメントから抗体結合DNAフラグメントすなわちメチル化フラグメントが分離され得る。試薬を用いた処理の前に、DNAサンプルに対して、1つ以上の付加的なプロセスが行われ得る。DNA鎖をより小さなフラグメントに分解するために、DNAは精製または処理され得る。たとえば、DNAに対してソニケーションまたは制限酵素消化が行われ得る。試薬は、メチル化または非メチル化ヌクレオチドと選択的に反応し得る。ある実施形態では、試薬は重亜硫酸塩を含み、これはDNAサンプル中の非メチル化シトシンのみをウラシルに変換し、メチル化シトシンは変化しない。特定の実施形態では、試薬は重亜硫酸ナトリウムである。DNAの増幅はPCRポリメラーゼ連鎖反応または等温増幅を用いて行われ得る。メチル化ヌクレオチドは、処理したDNA鎖に対して定量PCRを行うことによって検出され得る。DNAを重亜硫酸塩たとえばHSO3イオン、重亜硫酸ナトリウム、NAHSO3で処理する場合、PCRはメチル化特異的プライマーを用いて行われ得る。メチル化特異的プライマーは、オリジナルのDNAサンプル中のメチル化シトシンに対応する位置にグアニンを取込む。メチル化シトシンは重亜硫酸塩によってウラシルに変換されないため、グアニンヌクレオチドは非変換シトシンに相補的であり、プライマーを処理したDNAに結合させることができるので、メチル化サンプルから処理したDNA鎖のみを増幅することができる。代替的に、非メチル化サンプルから処理したDNA鎖のみを増幅することができる非メチル化特異的プライマーが用いられ得る。これらのプライマーは、オリジナルのサンプル中の非メチル化シトシンに対応する位置にグアニンの代わりにアデニンを取込む。非メチル化シトシンは重亜硫酸塩によってウラシルに変換されるため、アデニンはウラシルに相補的であり、プライマーを処理したDNAに結合させることができるので、非メチル化サンプルから処理したDNA鎖のみを増幅することができる。特定の実施形態では、当該方法は、非メチル化シトシンをウラシルに変換する重亜硫酸塩を用いてDNAのサンプルを処理して、処理したDNAを提供するステップと、メチル化特異的プライマーまたは非メチル化特異的プライマーを用いて、処理したDNAをPCR増幅するステップとを含み、ISFETが、PCRの間に鎖伸長反応へのdNTPの付加を監視する。好都合なことに、この方法では、PCR生成物のその後の解析たとえばシークエンシングによる解析を必要とせずに、PCR反応の間に直接的にDNAサンプル中のメチル化を検出することができるが、必要であればシークエンシングも行なってよい。本発明はさらに、測定対象のサンプルを提供し、当該サンプルを、メチル化ヌクレオチドと非メチル化ヌクレオチドを識別する作業を行うプロセスで処理することによって、DNAサンプル中のメチル化ヌクレオチドを検出する使用および方法も含む。当該プロセスの直接的または間接的な結果は、イオン感応型電界効果トランジスタISFETを用いて検出される。当該結果は、化学反応の副生成物であり得る。反応では典型的に、数千の分子のすべてが同時に同一の反応を経験する。反応はDNA合成であり得、イオン電荷の変動は、ジデオキシヌクレオチド三リン酸ddNTPおよびデオキシヌクレオチド三リン酸dNTPの挿入を表わす。副生成物の種類または量は、1つ以上のヌクレオチドのメチル化に依存する。検査対象のDNAのサンプルが重亜硫酸塩で処理されて、メチル化シトシンがウラシルに変えられ得る。処理した鎖に対して、ウラシルが存在する場合はウラシルがチミンによって置換されたDNA鎖を形成するプロセスが行われ得る。処理した鎖に対して、たとえばPCR増幅または等温増幅などの増幅が行われ得る。増幅の間、処理した鎖の多くのコピーが作られる。これらは多くのプロセスによってシークエンシング可能であり、その間、イオンが放出または消費される。たとえば、合成によるシークエンシングの間の鎖へのヌクレオチドの取込みの際に、水素イオンが放出され得る。これらのイオンはISFETによって検出されて、出力される電気信号を変化させ得る。メチル化ヌクレオチドは、処理した鎖に定量PCRを行なうことによって検出され得る。メチル化サンプルから処理した鎖のみを増幅することができるメチル化特異的プライマーが用いられ得る。代替的に、または別個に、非メチル化サンプルから処理した鎖のみを増幅することができる非メチル化特異的プライマーが用いられ得る。本方法では、生成物のその後の解析を必要とせずに、PCRの間に直接的に2、3の位置のメチル化状態を検出することができる。本発明の別の局面によると、DNA鎖中の1つ以上のメチル化ヌクレオチドの位置を特定する方法が提供される。本発明のさらなる局面によると、DNAサンプル中のメチル化ヌクレオチドの量を特定する方法が提供される。本発明のさらなる局面によると、メチル化DNAを検出するための装置であって、第1の基板上のISFETと、DNAサンプルをISFETに接触させるためのマイクロ流体チャンバを有する第2の基板とを含む装置が提供される。当該装置は重亜硫酸塩を含有し得る。当該装置は、PCRを行うためのサーモサイクラーをさらに含み得る。当該装置は、単一の反応チャンバまたは複数の反応チャンバを含み得る。各チャンバがISFETを含み得る。特定の実施形態では4つのチャンバが提供され、各々がISFETを含む。各チャンバは、PCR反応に用いる、異なるdNTPまたは異なるプライマーもしくはプローブを含み得る。本発明のある局面では、DNAメチル化を測定するための装置であって、DNAを含有する第1のサンプルに露出可能な第1のイオン感応型電界効果トランジスタISFETと、DNAを含有する第2のサンプルに露出可能な第2のISFETと、出力信号を提供する回路とを含み、出力信号は第1および第2のISFETの信号に由来する装置が提供される。第2のサンプルは、既知量のメチル化を有する基準サンプルであり得る。第1のサンプルはメチル化サンプルであり得、非メチル化サンプルであり得る第2のサンプルと比較され得る。出力信号は、第1および第2のISFETの信号の比率であり得る。当該装置は、複数の第1のISFETをさらに含み得、各ISFETは、異なるメチル化クラスタを見ているサンプルに露出可能である。ISFETは、弱反転領域で動作するようにバイアスをかけられ得る。ISFETおよび回路は基板上に集積され得、ISFETのトランジスタは回路の一部を形成する。ISFETの信号は電流であり得、回路の出力信号は電流の比率であり得る。上記装置の出力信号は閾値信号と比較され、対象部位の比較メチル化値と関連付けられるポテンシャルの診断または診療結果を示し得る。本発明のいずれの局面においても、鎖伸長および水素イオン放出が起こり、ISFETの電気出力および信号に離散的な変化が生じ得る。これは、たとえば本明細書に記載されているように制御と比較され得る。たとえば、ISFETの電気出力および信号は、プローブに相補的な標的配列の欠如と比較され得る。ISFETの電気出力信号は、dNTPの付加後に監視される。添付の図面を参照して、本発明の特定的な実施形態を例示としてのみ以下に説明する。詳細な説明ある実施形態では、図11を参照して、試験対象のDNAサンプルを提供し、精製し、マイクロ流体チャンバに入れて、ISFETと接触させる。非メチル化シトシンの位置がウラシルになるように、重亜硫酸塩処理によってDNAサンプルを変化させる。処理したサンプルをPCRを用いて増幅する。結果として生じるDNAコピーにおいて、ウラシルの位置はチミンになる。コピーを変性させ、プローブを対象区域たとえば腫瘍プロモータ領域までハイブリダイズする。合成によるシークエンシングを行い、異なるdNTPをチャンバに1つずつ付加する。特定対象の位置におけるdNTPの取込みの間、水素イオンが放出される。グアニンはメチル化シトシンと合体incorporateし、アデニンは、オリジナルのチミン、および非メチル化シトシンに対応するウラシルに対応するチミンの両方と合体する。各々の公知のdNTP付加の間、ISFETの電気出力信号を監視する。代替的な実施形態では、試験対象のサンプルを提供し、精製し、マイクロ流体チャンバに入れて、ISFETと接触させる。非メチル化シトシンの位置がウラシルになるように、重亜硫酸塩処理によってサンプルを変化させる。処理したサンプルをPCRを用いて増幅する。結果として生じるDNAコピーにおいて、ウラシルの位置はチミンになる。メチル化シトシンを検出することが目標の位置にグアニン、または非メチル化シトシンウラシルを検出することが目標の位置にアデニンを有するように設計されたプローブをハイブリダイズし、増幅したDNAの一本鎖コピーを変性させる。複数のdNTPをまとめて、または1つずつチャンバに付加する。プローブの3′末端における複数のdNTPの取込み、または鎖伸長の間に水素イオンが放出される。プローブに相補的な標的配列の存在下で、鎖伸長および水素イオン放出が起こる結果、ISFETの電気出力信号に離散的な変化が生じる。これは、プローブに相補的な標的配列の欠如と比較され得る。ISFETの電気出力信号を、dNTPの付加後に監視する。さらに別の実施形態では、試験対象のサンプルを提供し、精製し、マイクロ流体チャンバに入れて、ISFETおよびチャンバのサーモサイクリング用装置と接触させる。非メチル化シトシンの位置がウラシルになるように、重亜硫酸塩処理によってサンプルを変化させる。メチル化シトシンウラシルを検出することが目標の位置にグアニン、または非メチル化シトシンウラシルを検出することが目標の位置にアデニンを有するように設計された増幅プライマーのセットを、増幅試薬、ポリメラーゼ酵素および過剰なdNTPと共にチャンバに付加する。サンプルに対してサーモサイクリングを行ってPCRを実行し、サーモサイクリングが進行するにつれてISFETの電気出力信号を監視する。プローブの3′末端における複数のdNTPの取込み、またはPCRの鎖伸長段階の間に水素イオンが放出される。プローブに相補的な標的配列の存在下で、鎖伸長および水素イオン放出が起こる結果、ISFETの電気出力信号に離散的な変化が生じる。これは、プローブに相補的な標的配列の欠如と比較され得る。しかし、増幅混合物によって水素イオンの放出が緩衝されるため、標的DNAの存在下の増幅時に鎖伸長から生じるpHの変化に応じて電気出力信号を生成するためには、増幅を、サンプルの緩衝能力を克服するようにサイクルの閾値数を超えて続行する必要がある。上述の実施形態のいずれも、異なる順序でステップを組合せたり、試薬を導入することができる。変化が生じる時、および変化の大きさを監視することによってDNAのシークエンシングが可能になり、これによってオリジナルのサンプル中のメチル化または非メチル化シトシンの位置が特定される。電気信号は、基準ISFETを有する制御チャンバの基準信号、または基準電極と比較され得る。信号の差は、配列中のある位置における公知のヌクレオチドの取込み対非取込みを表わす。処理したサンプルの配列を制御配列または以前のサンプルと比較して、サンプル中のメチル化シトシンの量および位置を特定することができる。たとえば、シトシンの代わりにチミンが存在することそれぞれグアニンの代わりにアデニンを取込むことによっては、オリジナルのサンプルが特定の位置に非メチル化シトシンを含んでいたことを表わし得る。メッセンジャーRNAのプロモータとして公知の領域に発生するサンプルDNAのメチル化は、DNAの発現に影響を及ぼし得る。メチル化されるDNAの量、およびサンプル中のオリジナルのDNAのメチル化のパーセントは、ISFETから出力される信号の大きさに影響を与える。この信号は、メチル化の量、およびそれが起こっている位置の両方を提供するため、たとえば、存在する腫瘍の可能性の予測を提供する。本方法は、サーモサイクリングと共に、またはサーモサイクリングなしで用いられ得る。たとえば、サーモサイクリングは、Taqポリメラーゼまたは組換え型T7ポリメラーゼなどのシークエンシング酵素を用いて、最適化を促進するのに用いられ得る。T7ポリメラーゼを用いる場合、ヌクレオチド挿入を監視する速度が上がり、精度が向上し得る。たとえば、試薬混合物のpHは調節可能である。pHが減少するとより多くの水素イオンが生成されるが、反応も全滅する傾向にある。試験によって、pH6.8が有用なpH値であることがわかっている。マグネシウムを試薬混合物に付加して酵素を発動させる。試薬の濃度は変更可能である。典型的なサーモサイクリングシークエンシングを表1に示す。サーマルサイクラーの内部で作業することによって、最小限の操作でシークエンシングプロセスを複数回反復することができる。これによってノイズブースティングに対するシグナルが可能になり、GCリッチ領域または単一ヌクレオチド反復区域などの読取が困難な領域の描写が容易になる。ISFETはソース/ドレイン領域のMOSFET構造に基づくものであって、下部の装置のチャネルに容量結合された化学的に敏感な絶縁体と接触している電解質溶液に露出した基準電極によって与えられるリモートゲートを有する。このように説明されることもあるが、ISFETの定義は、図1aに示されるような金属ゲートを有しない構造に限定されない。より一般的に、ISFETは、その閾値電圧がイオン濃度の変化によって変調されるイオン感応型ゲート構造を有する任意のFETと定義される。イオン感応型ゲート構造は、図1aに示されるような無機または有機絶縁膜のみで、またはイオン感応型絶縁膜に覆われた1つ以上の金属層に接続された電気的に浮遊状態のポリシリコンゲートを含む積層ゲート構造のみで、構成され得る。好ましい実施形態では、窒化シリコン絶縁層を有するpH感応型ISFETは、後者の積層ゲート構造に従って標準的なCMOSプロセスで作製される。これは文献[1-4]において広範に報告されている確立された技術であり、改良したプロセスフロー、さらなるマスク工程または任意のプロセス後工程を必要とせずに、標準的な半導体製造工場で大量生産できるという利点を有する。CMOSベースのpH-ISFET構造は、そのpHが測定対象である電解質溶液と接触している絶縁層として、一般的に窒化シリコンまたは酸窒化シリコンであるパッシベーション層と、下部の電界効果トランジスタのポリシリコンゲートとパッシベーション層との間に接続された所与のCMOSプロセスで使用可能な1つ以上の金属層のフローティングゲート積層体とを用いる図1b。基準電極に印加される電圧はすべて、電解質を介して絶縁体表面に容量結合されており、この界面上のイオンからのpH依存電荷がチャネル電流を変調する。これによって、ISFETID-VGSの転移特性に目に見える変化が生じ、これはその閾値電圧Vthの変調として表わすことができる。CMOSISFETでは、パッシベーション面に蓄積されるpH依存荷電はその下のフローティングゲート構造に容量結合され、フローティングゲート構造は、下部の電界効果トランジスタのソース端子とドレイン端子との間のチャネルにゲート酸化物を横切って容量結合される。このため、基準電極によってISFETにバイアスをかけると典型的に異なる用途におけるAg/AgClまたはPt偽電極、絶縁体表面におけるイオン濃度の変化によってISFETの電気信号が変調される。CMOS製造工程の標準的な処理ステップ図3を用いることができる。基準電極に印加される電圧はすべて、電解質を介して絶縁体表面に容量結合されており、この界面上のイオンからのpH依存電荷がチャネル電流を変調する。これによって、ISFET転移特性に目に見える変化が生じ、これはその閾値電圧Vthの変調として表わすことができる。ISFETの閾値電圧をそのリモートゲートG、つまり基準電極に対して規定すると、それに矛盾するbelies装置の真性MOSFET閾値電圧と、ポリシリコンゲートと接触している上部金属層と基準電極との電位差との組合せとして表わすことができる図2b。式中、ガンマはすべてのpH独立化学ポテンシャルのグルーピングであり、UTは[5]に記載されるように熱電圧kT/qまたはRT/Fである。より詳しくは、およびであり、式中、従来のMOSFETパラメータは、金属半導体仕事関数φmaの差、半導体のフェルミポテンシャルφf、固定表面状態電荷密度Qss、半導体表面電荷密度Qsc、および単位面積当たりの絶縁体容量Cozである。Vchemはポテンシャルのグルーピングであり、この内、φeoは唯一のpH依存項である。Erefは、真空に対する銀/塩化銀基準電極の絶対電極ポテンシャルであり、標準的な水素電極に正規化された標準的な電極ポテンシャルに4.44Vを加えることによって見つけることができ[99]、φljは基準溶液と電解質との液体接合部電位差であり、φeoは電解質-絶縁体界面のポテンシャルであり、χeoは電解質-絶縁体双極子ポテンシャルであり、φm/qは、ISFETのゲートには金属がないため、Vthから減算すべきVchemに含まれる金属仕事関数である。電解質-絶縁体界面ポテンシャルψeoのpHに対する依存は、部位結合理論とGouyChapmanStern二重層モデルとの組合せを用いてモデル化される。メチル化DNAは、生物学に基づいた方法を用いて重亜硫酸塩変換およびメチル化特異的プライマー伸長を用いて処理され、回路はIrefを定義し、トランスリニア細胞translinearcellを介してIoutをIrefと比較する。本明細書中でメチル化細胞と称されるシステム図12は、ISFETの標準的な回路技術との統合能力のために知能センサ設計を利用して、リアルタイムに連続的に働き得る。より詳細には、システムの化学的フロントエンドは、a1つ以上のCpGジヌクレオチドを含むDNA配列、または重亜硫酸塩試薬で処理した配列のいずれか一方を参照して、1つ以上のCpGの非メチル化配列からメチル化配列を識別するための手段として、試薬混合物と、b反応のpHに依存して、加水分解反応を通じたDNAサンプルの標的相補的領域でのみハイブリダイゼーション反応が起こるようにプライマー対を用いるメチル化特異的アニーリングのプロセスとを用いる。さらに、プラットフォームシステムの化学的部分から得られる情報は、ISFETに基づいたセンサフロントエンドの実行を通じて電気的部分によって解析される。このような相互作用によって、pH形態で取得され、調製したDNAサンプルから得られる、ISFETに基づいたセンサの出力としてのレシオメトリック信号が決定され、メチル化/非メチル化情報の比率が得られるため、病原性遺伝子と正常メチル化遺伝子との差異を特定できる。このような比率は、予め定義された閾値を上回って呈示されるメチル化アリコットの割合に基づいて得られる。取得した比率を解析することによって、ISFETが含まれる場合、知的処理アルゴリズムから得られる向上した精度で癌の早期発見が可能になり得る。患者のサンプル対基準サンプルの相対的なメチル化を表わす出力信号を提供する2つのISFETを集積した集積回路を図13に示す。当該回路は、各ISFETの上方のウェルと、サンプルおよび/または試薬を送出するチャネルとを提供するマイクロ流体構成で覆われ得る。試薬はサンプルと混合して、サンプル中のメチル化の量に依存して水素イオンを生成する。サンプルをISFETセンサX1に露出し、特異的遺伝子プロモータCDKN2A/p16-INK4、RASSF1、DAPキナーゼ、H-カドヘリン、APCおよびO^6-MGMTなどの異常メチル化の証拠があるか否かを試験する。回路1は基準電流Irefを規定し、2つのカレントミラーM8-M9,M12-M13およびCMOSインバータM10,M11からなる電流比較器によって、出力電流Ioutを基準電流と比較する。第2のISFETセンサX2を、非メチル化サンプルとラベル付けした正常メチル化サンプル健常対照群に露出する。当該回路は、メチル化された、重亜硫酸塩変換されたDNA患者サンプル、および重亜硫酸塩変換された非メチル化サンプルによって与えられるドレイン電流ImethおよびIunmeth同士の分割を計算可能なトランスリニア細胞MOSFETM1,M2,M3,M4をさらに含む。電流分割のため、カレントミラーを用いてM5,M6,M7、電流の方向を回転させ、電流の比率をトランジスタをほとんど用いなくても計算できるようにトランスリニアループに適合させる。出力電流Ioutと基準電流Irefとの比較に基づいて、CMOSインバータは、電流がIrefによって設定された所望の閾値を超える場合はスイッチングに寄与することによって、臨界比率値と特定のCpGから得られる正常比率値を区別する。式4から得られるメチル化比率の計算は、遺伝子の全体的なメチル化に対する対象の腫瘍抑制因子内に存在するメチル化の異常レベルを表わすため、メチル化のレベルに相関するそのような遺伝子の機能の正常性の破壊に基づく疫学因子を規定する。2つのISFETであるX1およびX2によって与えられるドレイン電流間の分割を計算可能なトランスリニア細胞を示す。トランスリニア回路は、殆どの場合電流信号に対する乗算および除算を行なうために用いられる弱反転MOSトランジスタの電流と電圧の指数関数関係を利用する。誤差によって示されるループに対してキルヒホップの電圧ループを実行することによって、以下の式が与えられる。したがって、弱反転ドレイン電流を置換した後は、となり、自然対数を加える基本関係を用いることによって、比率について以下の最終的な式が得られる。これによって、Igainは比率に対する予め定義されたゲインの項であり、Ioutは出力電流であり、ImethおよびIunmethの両方は、弱反転バイアスをかけられた、ISFET装置X1およびX2の一般化されたドレイン電流IDであり、以下のように定義される。式中の対象値を置換した後、となり、これによって、VGSは装置のゲートソース電圧であり、Ioは固有電流であり、nは弱反転傾斜係数であり、Utは熱電圧であり、Kchemは一定の化学ポテンシャルのグルーピングであり、αXは感度パラメータであり、[ionX]は溶液中のイオン濃度である。上記のメチル化は、複数の遺伝子中のメチル化を検出する無修飾CMOS技術における実現の統合、スケラービリティおよびコストの低さという利点を利用してスケール変更可能である。たとえば、遺伝子1のメチル化を回路1のX1に露出しつつ、健常遺伝子1を回路1のX2に露出する。N番目の遺伝子を回路NのセンサX1およびX2に露出するまで、これを反復する。増幅したDNAサンプルを、ISFETであるX1のセットの上方のいくつかの別個のウェルに入れる。増幅したDNA鎖を、ISFETであるX2の第2のセットの上方のいくつかの別個のウェルに入れる。異なる対象CpGアイランドの前の点でアニールするように設計された異なるプローブを、各ウェルに別個に追加する。これによって、いくつかの対象遺伝子の相対的なメチル化を標準と比較する。各メチル化遺伝子の比率を、どの種類の腫瘍を検査中であるかに応じて重み付けし、出力診断信号を生成する。たとえば、研究によれば、肝腫瘍の検出はP15ink4b、CDH1、APCおよびP14arf腫瘍抑制遺伝子と最も大きく関連していることがわかっている図4参照。このため、腫瘍の可能性の複雑な表示は、これらの遺伝子の関連メチル化の重み付け合計に基づき得る。1つの実施形態では、たとえば合成電流Imethを提供する複数のセンサX1に平行なISFETセンサを追加することによって、複数の電流を処理可能である。複数の非メチル化サンプルを、合成電流Iunmethを提供するX2に平行な複数のセンサに露出する。図14に示す代替的な実施形態では、各々が図13の回路と同様の複数の回路1がプロセッサ2に接続されて、出力信号3を提供する。プロセッサは、各回路1のデジタル出力すなわちVoutまたはメチル化比率を表わすアナログ信号すなわちIoutを使用し得る。プロセッサは、CMOS内でセンサ回路1とさらに一体化したコンピュータまたは回路であり得る。本発明を上述のように好ましい実施形態の観点から説明したが、これらの実施形態は例示的なものに過ぎず、請求項はこれらの実施形態に限定されないことを理解すべきである。当業者であれば、開示内容に鑑みて、添付の請求項の範囲内に収まると考えられる変更および代替案を加えることができるであろう。本明細書に開示または図示される各特徴は、単独でも、ここに開示または図示されるいずれかの他の特徴と適切に組合されても、本発明に組込むことができる。"