Creation and development of programmable dynamic microparticles "auto-matter"

Research Project

Project/Area Number	20H00598
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	野村慎一郎東北大学, 工学研究科, 准教授 (50372446)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	齊藤博英京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (20423014) 大野博久京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点助教 (90612391) 瀧ノ上正浩東京工業大学, 情報理工学院, 准教授 (20511249) 清水義宏国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (90401231)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥46,020,000 (Direct Cost: ¥35,400,000、Indirect Cost: ¥10,620,000) Fiscal Year 2020: ¥23,920,000 (Direct Cost: ¥18,400,000、Indirect Cost: ¥5,520,000)
Keywords	人工多細胞 / 人工細胞 / 分子ロボティクス / オートマター / 自己複製 / 大量生産 / 電子-分子インタフェイス
Outline of Research at the Start	本課題では，プログラム通りに自動的に活動し物質生産する人工細胞群を「オートマター」と呼び，その実現を目指す.そこで不可欠となる動作制御のために，分子制御，電子制御とそのインターフェイスを開発し，人間のプログラムに従うよう設計を行う．分子分解能での設計からマクロな仕事を実現するために，大量の人工細胞を群れとして協調動作させるためのメカニズムと原理を探求する.
Outline of Annual Research Achievements	本課題は，プログラム通りに自動的に活動し物質生産する人工細胞群を「オートマター」と呼び，その実現を目指すものである．分子分解能での設計からマクロな仕事を実現するために，大量の人工細胞を群れとして協調動作させるためのメカニズムと原理を探求する．この人工細胞群の動作制御のために，4つのサブテーマ1)自己複製能，2)分子制御，3)自動大量生産，4)電子制御-分子インタフェイスの実現を目指して研究を開始した．初年度となる今年は，サブテーマ1)PUREsystem を用いた翻訳系の諸因子など，100 種類程度のタンパク質の同時発現系の構築を検討；サブテーマ2)RNAプログラムの技術を用いて，外部から入力される核酸の信号にしたがい特定分子のPURE発現がON/OFF制御される時間制御システムの構築を検討；サブテーマ3)人工多細胞体の原料となる脂質分子の供給を制御することで，持続的に人工細胞構造を出力し続けるジェネレータの構築；サブテーマ4)として，多細胞構造全体の内外の境界の分子デザインによって，全体での走化性・走電性センサとしての挙動を検討，以上の課題について環境整備を行い実験を開始した．
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。