| Project Area | Molecular Cybernetics -Development of Minimal Artificial Brain by the Power of Chemistry |
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| Project/Area Number |
20H05972
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
Akinori Kuzuya 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (00456154)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀧口 金吾 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (20262842)
上杉 薫 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (20737027)
コビル アリフ 北海道大学, 理学研究院, 特任講師 (10724867)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥187,200,000 (Direct Cost: ¥144,000,000、Indirect Cost: ¥43,200,000)
Fiscal Year 2024: ¥39,000,000 (Direct Cost: ¥30,000,000、Indirect Cost: ¥9,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥39,000,000 (Direct Cost: ¥30,000,000、Indirect Cost: ¥9,000,000)
Fiscal Year 2022: ¥39,390,000 (Direct Cost: ¥30,300,000、Indirect Cost: ¥9,090,000)
Fiscal Year 2021: ¥38,220,000 (Direct Cost: ¥29,400,000、Indirect Cost: ¥8,820,000)
Fiscal Year 2020: ¥31,590,000 (Direct Cost: ¥24,300,000、Indirect Cost: ¥7,290,000)
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| Keywords | 分子モーター / DNA / 化学エネルギー / リポソーム / 生物発光 / 発光タンパク質 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではミニマル人工脳を構成する３種のニューロイド（人工細胞リポソーム）のうち、「変形」およびその結果としての「他SPAユニットとの二次的接続」を担うアクチュエータニューロイド（Aユニット）の構築を行い、SPAユニットネットワークの「展開」を実現する。このために、トランスデューサを介した外部シグナルに応答してリポソーム全体の球形から楕円形への大変形や、長大な突起の伸長を誘導するニューロイド駆動システムを開発する。
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| Outline of Final Research Achievements |
The "SPA Unit" consists of three liposomes: a sensor (S Unit), a processor (P Unit), and an actuator (A Unit), which mimic the three-layered structure of an input, intermediate, and output layers of an organism's brain. This group was in charge of developing the A-unit to realize a function that mimics the plasticity of the brain of higher organisms by dynamically linking to another SPA unit based on the results of processing within the unit. We succeeded in encapsulating the “molecular artificial muscle” developed previously in liposomes and operating therein as per our initial goal. In addition, we developed a mechanism to freely control bioluminescence from luminescent proteins using molecular information encoded in DNA, with a view to connecting SPA with electronic devices in the future as an output mechanism other than deformation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
他計画研究班や公募研究者らの積極的な参加・協力のおかげもあり、領域発足時の数値目標である「リポソーム直径の100％の長さに相当する突起の形成」、「リポソームのアスペクト比1:2までの大変型」、さらには「光照射による変形のリセット機構」のすべてが領域として実現しました。また、領域発足時には想定していなかった成果として、発光タンパク質からの生物発光をDNAの分子情報で自在に制御する機構も開発され、電気を使わず化学エネルギーで駆動する「生物発光ディスプレイデバイス」への応用などが模索されています。領域の研究成果からの商品化第一号が期待される「プラスチックチューブ弾き機」も産み出されました。
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