| 研究領域 | 分子サイバネティクス ー化学の力によるミニマル人工脳の構築 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05972
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅳ)
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
葛谷 明紀 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (00456154)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
187,200千円 (直接経費: 144,000千円、間接経費: 43,200千円)
2024年度: 39,000千円 (直接経費: 30,000千円、間接経費: 9,000千円)
2023年度: 39,000千円 (直接経費: 30,000千円、間接経費: 9,000千円)
2022年度: 39,390千円 (直接経費: 30,300千円、間接経費: 9,090千円)
2021年度: 38,220千円 (直接経費: 29,400千円、間接経費: 8,820千円)
2020年度: 31,590千円 (直接経費: 24,300千円、間接経費: 7,290千円)
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| キーワード | 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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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究成果の概要 |
生物の脳にならって、入力層、中間層、出力層の三層構造を模したセンサー（Sユニット）、プロセッサ（Pユニット）、アクチュエータ（Aユニット）の三つのリポソームからなる「SPAユニット」のうち、ユニット内での処理結果に基づいて別のSPAユニットへと動的に連結することで、高等生物の脳の可塑性を模倣した機能を実現するためのAユニットの開発を担当した。その結果、当初の目標通り既に発明していた「分子人工筋肉」のリポソーム内封入とそこでの動作に成功した。加えて、変形以外の出力機構として将来的な電子デバイスとの接続も視野にいれ、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した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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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