DNA反応拡散系による階層的なパターンの形成と制御および形態形成への発展
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19J20990
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
安部 桂太 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | DNAナノエンジニアリング / 分子ロボティクス / DNAコンピューティング / パターン形成 / ハイドロゲル / 分子サイバネティクス |
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| Outline of Research at the Start |
パターン形成とは自律的に規則的な模様が現れる現象である．生物の発生過程では複雑なパターン階層的に形成され，生物の体を形作る過程(形態形成)に重要な役割を果たしていることが知られている．本研究ではハイドロゲル中に反応拡散系を構築し，人工的に階層的なパターン形成を行う手法を開発するとともにそのパターンを基とする形態形成の実現を目指す．材料として，反応のプログラムが可能な合成DNAを使用し，DNAによる多段階的な分子計算や拡散の速さが違うDNAとの相互作用をプログラムすることで階層的なパターン形成を実現する．さらに，ハイドロゲルの架橋とDNAの反応を関連付けることで形態形成を実現する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はDNAの相互作用により反応拡散系を構築し，階層的なパターン形成を実現させること，そして形成させたDNAの濃度勾配パターンを形態形成に発展させ，パターン形状に応じたハイドロゲルを構築することで自己組織化による人工物の作製方法を確立することを目的としている．申請時の計画では，本年度は2年目までに構築したパターン形成技術を発展させた形態形成技術の開発を予定していた．
本年度は前年度報告時点で確立したパターン形成の手法を用いた実験結果を整理し，さらにシミュレーション結果と比較した．その成果は現在学術論文としてRoyal Society of Chemistryが企画する雑誌Soft Matterへ投稿し，現在オープンアクセス論文として公開されている．また，この成果に関して複数の国際学会で報告し，研究の発展へ向けた情報収集と意見交換を行った．
さらに，目標としていた形態形成手法への発展のため実験系，材料，ゲル化や拡散制御の手法等のさらなる検討とシミュレーション・実験を重ねた．結果として，拡散の制御やDNAハイドロゲルといった既存の技術との組み合わせによる発展の可能性を調査するとともに，その実証に必要な新たな検証を可能にする実験系を構築することに成功した．
よって本年度は，目標としていた形態形成技術の実現はかなわなかったものの，これまでの実験結果を広く周知して情報交換と新たな手法の検討に尽力し，形態形成技術へと発展させるうえで有用となりうる研究成果が得られた．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(16 results)
