| 研究課題/領域番号 |
19K12216
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 (2021-2023)
東京工業大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
小宮 健 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 研究員 (20396790)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | DNAコンピューティング / DNAナノマシン / 分子ロボティクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では、所望の性能を示すナノマシンを定量的に設計して構築する手法の確立を目的として、複数の安定状態を考慮したモデルを用いて設計を行い、実際にナノマシンを構築して動作を検証する。DNAの結合を競合させるという独自の着想にもとづいて、これまで検証されてこなかった「最安定ではない構造をどのように取り扱うべきか？」という問いに取り組む。三年間の研究期間において複数のDNAナノマシンを設計し、各ナノマシンが設計通りの動作特性を示すかを実験で検証して、構築手法の有効性を実証する。
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| 研究成果の概要 |
ナノ構造の設計に対し、ナノマシンの設計では構造間で変化する効率なども考慮して設計する必要がある。本研究では、シミュレーションと実験を併用しながら、ナノ構造を段階的に変化させて仕事をする人工ナノマシンを構築する手法の開発に取り組んだ。従来の反応条件の最適化では不可避であった酵素反応における副反応を、人工核酸の導入により抑制できることを見出したほか、多段階の伸長反応で情報処理を実行するDNAナノマシンを所望の温度条件下で効率良く動作させることなどに成功し、その成果について学会発表や論文公表を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の反応条件の最適化では抑制できない酵素反応の副反応を、人工核酸の導入によって抑制する効果の発見は、本研究課題で構築するDNAナノマシンのみならず、DNAポリメラーゼを用いて一本鎖DNAを合成する反応系に広く適用できる有用な知見であり、核酸検査から材料調整まで多くの分野で活用が期待される。また、情報処理を実行するDNAナノマシンによる多段階動作の達成は、分子反応で情報を処理する実用レベルの反応系を創製するための基盤となる成果である。
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