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DNA公開鍵暗号

研究課題

研究課題/領域番号 18K19777
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分60:情報科学、情報工学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

谷内江 望  東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (60636801)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード公開鍵暗号 / DNA / DNAバーコード
研究成果の概要

RSA暗号等の現代公開鍵暗号の安全性は、巨大数の素因数分解が困難であることを基礎として、秘密鍵からの公開鍵生成→公開鍵による暗号化→秘密鍵による復号化に高い一方向性があることによって保障されている。一方で、理論的には量子コンピュータが素因数分解を高速に行えることが示されており(Shorの定理)、我々は非ノイマン型コンピュータ時代の新しい公開鍵暗号システムを考える必要がある。本研究では、物理空間における複雑性の高いDNA分子群の「空間的拘束を保った不可逆な切断」を基礎とした新たな公開鍵暗号システムBSG (Barcode Split Genetics) を提案し、その開発を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

通信の秘匿性は国家戦略、企業経営から個人のプライバシー保護まで、社会のあらゆる場面で重要であり、今日世界中の情報通信インフラは公開鍵暗号システムに支えられている。一方で、量子コンピュータ等、非ノイマン型コンピュータの今後5年以内の実現がSFではなくなり、その様な計算資源によって現代の暗号システムは無効化される可能性が高い。量子コンピュータや光コンピュータを利用した新たな暗号システムも理論上は展開されているが、非ノイマン型コンピュータの登場以前に実現の見込みがあるものはなく、新たな強い暗号システムの開発は喫緊の課題である。この問題を解決しうるDNAを基礎にしたBSG暗号システムを開発した。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 12件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 9件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] Laval University/University of Toronto/Mt Sinai Hospital(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Toronto/Laval University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Highly Combinatorial Genetic Interaction Analysis Reveals a Multi-Drug Transporter Influence Network2020

    • 著者名/発表者名
      Celaj Albi、Gebbia Marinella、Musa Louai、Cote Atina G.、Snider Jamie、Wong Victoria、Ko Minjeong、Fong Tiffany、Bansal Paul、Mellor Joseph C.、Seesankar Gireesh、Nguyen Maria、Zhou Shijie、Wang Liangxi、Kishore Nishka、Stagljar Igor、Suzuki Yo、Yachie Nozomu、Roth Frederick P.
    • 雑誌名

      Cell Systems

      巻: 10 号: 1 ページ: 25-38.e10

    • DOI

      10.1016/j.cels.2019.09.009

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Use of Freeze-thawed Embryos for High-efficiency Production of Genetically Modified Mice2020

    • 著者名/発表者名
      Nishizono Hirofumi、Darwish Mohamed、Uosaki Hideki、Masuyama Nanami、Seki Motoaki、Abe Hiroyuki、Yachie Nozomu、Yasuda Ryohei
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: - 号: 158 ページ: 1-1

    • DOI

      10.3791/60808

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Perturbing proteomes at single residue resolution using base editing2020

    • 著者名/発表者名
      Despres Philippe C.、Dube Alexandre K.、Seki Motoaki、Yachie Nozomu、Landry Christian R.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 1871-1871

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15796-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Yeast-Based Genetic Interaction Analysis of Human Kinome2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Jae-Hong、Seo Yeojin、Jo Myungjin、Jeon Hyejin、Lee Won-Ha、Yachie Nozomu、Zhong Quan、Vidal Marc、Roth Frederick P.、Suk Kyoungho
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 9 号: 5 ページ: 1156-1156

    • DOI

      10.3390/cells9051156

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Base editors for simultaneous introduction of C-to-T and A-to-G mutations2020

    • 著者名/発表者名
      Sakata Rina C.、Ishiguro Soh、Mori Hideto、Tanaka Mamoru、Tatsuno Kenji、Ueda Hiroki、Yamamoto Shogo、Seki Motoaki、Masuyama Nanami、Nishida Keiji、Nishimasu Hiroshi、Arakawa Kazuharu、Kondo Akihiko、Nureki Osamu、Tomita Masaru、Aburatani Hiroyuki、Yachie Nozomu
    • 雑誌名

      Nature Biotechnology

      巻: na 号: 7 ページ: 865-869

    • DOI

      10.1038/s41587-020-0509-0

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Bacillus sp. Strain KH172YL63, Isolated from Deep-Sea Sediment2020

    • 著者名/発表者名
      Murai Yumi、Masuda Takahiro、Onuma Yasuhide、Evans-Yamamoto Daniel、Takeuchi Nao、Mori Hideto、Masuyama Nanami、Ishiguro Soh、Yachie Nozomu、Arakawa Kazuharu
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 9 号: 16

    • DOI

      10.1128/mra.00291-20

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA event recorders send past information of cells to the time of observation2019

    • 著者名/発表者名
      Ishiguro Soh、Mori Hideto、Yachie Nozomu
    • 雑誌名

      Current Opinion in Chemical Biology

      巻: 52 ページ: 54-62

    • DOI

      10.1016/j.cbpa.2019.05.009

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA barcodes evolve for high-resolution cell lineage tracing2019

    • 著者名/発表者名
      Masuyama Nanami、Mori Hideto、Yachie Nozomu
    • 雑誌名

      Current Opinion in Chemical Biology

      巻: 52 ページ: 63-71

    • DOI

      10.1016/j.cbpa.2019.05.014

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The role of structural pleiotropy and regulatory evolution in the retention of heteromers of paralogs2019

    • 著者名/発表者名
      Marchant Axelle、Cisneros Angel F、Dube Alexandre K、Gagnon-Arsenault Isabelle、Ascencio Diana、Jain Honey、Aube Simon、Eberlein Chris、Evans-Yamamoto Daniel、Yachie Nozomu、Landry Christian R
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 8

    • DOI

      10.7554/elife.46754

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A genome-scale CRISPR/Cas9 knockout screening reveals SH3D21 as a sensitizer for gemcitabine2019

    • 著者名/発表者名
      Masoudi Mohammad、Seki Motoaki、Yazdanparast Razieh、Yachie Nozomu、Aburatani Hiroyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 19188-19188

    • DOI

      10.1038/s41598-019-55893-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The role of structural pleiotropy and regulatory evolution in the retention of heteromers of paralogs2019

    • 著者名/発表者名
      Marchant Axelle、Cisneros Angel F.、Dube Alexandre K、Gagnon-Arsenault Isabelle、Ascencio Diana、Jain Honey A.、Aube Simon、Eberlein Chris、Evans-Yamamoto Daniel、Yachie Nozomu、Landry Christian R
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: NA

    • DOI

      10.1101/564401

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Psychrobacter sp. Strain KH172YL61, Isolated from Deep-Sea Sediments in the Nankai Trough, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Evans-Yamamoto Daniel、Takeuchi Nao、Masuda Takahiro、Murai Yumi、Onuma Yasuhide、Mori Hideto、Masuyama Nanami、Ishiguro Soh、Yachie Nozomu、Arakawa Kazuharu
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 8 号: 16

    • DOI

      10.1128/mra.00326-19

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] beditor: A Computational Workflow for Designing Libraries of Guide RNAs for CRISPR-Mediated Base Editing2019

    • 著者名/発表者名
      Dandage Rohan、Despres Philippe C.、Yachie Nozomu、Landry Christian R.
    • 雑誌名

      Genetics

      巻: NA 号: 2 ページ: 377-385

    • DOI

      10.1534/genetics.119.302089

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fast and global detection of periodic sequence repeats in large genomic resources2018

    • 著者名/発表者名
      Mori Hideto、Evans-Yamamoto Daniel、Ishiguro Soh、Tomita Masaru、Yachie Nozomu
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 47 号: 2 ページ: e8-e8

    • DOI

      10.1093/nar/gky890

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Engineered CRISPR-Cas9 nuclease with expanded targeting space2018

    • 著者名/発表者名
      Nishimasu Hiroshi、Shi Xi、Ishiguro Soh、Gao Linyi、Hirano Seiichi、Okazaki Sae、Noda Taichi、Abudayyeh Omar O.、Gootenberg Jonathan S.、Mori Hideto、Oura Seiya、Holmes Benjamin、Tanaka Mamoru、Seki Motoaki、Hirano Hisato、Aburatani Hiroyuki、Ishitani Ryuichiro、Ikawa Masahito、Yachie Nozomu、Zhang Feng、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Science

      巻: 361 号: 6408 ページ: 1259-1262

    • DOI

      10.1126/science.aas9129

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Double Selection Enhances the Efficiency of Target-AID and Cas9-Based Genome Editing in Yeast2018

    • 著者名/発表者名
      Despres Philippe C、Dube Alexandre K、Nielly-Thibault Lou、Yachie Nozomu、Landry Christian R
    • 雑誌名

      G3: Genes|Genomes|Genetics

      巻: 8 号: 10 ページ: 3163-3171

    • DOI

      10.1534/g3.118.200461

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] DNA barcode technologies to dissect heterogeneous biological systems2019

    • 著者名/発表者名
      Yachie N
    • 学会等名
      The 13th Intn’l Workshop on Advanced Genomics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recording cellular events in DNA2019

    • 著者名/発表者名
      Yachie N
    • 学会等名
      Asian Synthetic Biology Association
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recording cellular events in DNA2019

    • 著者名/発表者名
      Yachie N
    • 学会等名
      Frontiers in Genome Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthetic DNA memory devices to measure molecular and cellular dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      谷内江 望
    • 学会等名
      生命科学系フロンティアミーティング
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Developing new genome editing technologies2018

    • 著者名/発表者名
      谷内江 望
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A new genetic marker to analyze molecular dynamics of a same clone in complex cell populations2018

    • 著者名/発表者名
      Nozomu Yachie
    • 学会等名
      The 91st Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Scaling up massively parallel experiments using DNA barcodes2018

    • 著者名/発表者名
      Nozomu Yachie
    • 学会等名
      JST ImPACT Artificial Cell Program, Tokyo
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chasing molecular and cellular dynamics using DNA barcodes2018

    • 著者名/発表者名
      Nozomu Yachie
    • 学会等名
      Cell Mapping Symposium, San Diego, US
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] We do not have a time machine, but can install a recording system to a cell2018

    • 著者名/発表者名
      Nozomu Yachie
    • 学会等名
      Asian Synthetic Biology Association 2018, Ceju, Korea
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bringing the sense of amazing yeast genetics to mammalian biology2018

    • 著者名/発表者名
      谷内江 望
    • 学会等名
      第22回酵母合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] Yachie Laboratory at the University of Tokyo

    • URL

      http://yachie-lab.org/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 2種の核酸塩基変換酵素が融合されたCasタンパク質を利用したゲノム編集システム2019

    • 発明者名
      谷内江望、石黒宗、坂田莉奈、森秀人
    • 権利者名
      谷内江望、石黒宗、坂田莉奈、森秀人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 汎用的繰り返しDNAアセンブリ技術(FRACTALアセンブリ)2019

    • 発明者名
      谷内江望、山口七 海、森秀人
    • 権利者名
      谷内江望、山口七 海、森秀人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-053077
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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