| 研究課題/領域番号 |
20H00619
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分62:応用情報学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
瀧ノ上 正浩 東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (20511249)
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| 研究分担者 |
伊野 浩介 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00509739)
尾上 弘晃 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30548681)
野村 慎一郎 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50372446)
佐藤 佑介 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (60830560)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2023年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2022年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2021年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2020年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
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| キーワード | 分子コンピューティング / 分子ロボティクス / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / ソフトマター / 液-液相分離 / DNA液滴・RNA液滴 / 電気化学 / DNAコンピューター / DNAコンピューティング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マクロファージは，病原体を食べて殺菌するとともに，病原体の情報を他の免疫細胞に伝える役割もする免疫細胞である．本研究では，これを模倣した「マクロファージ型分子ロボット」を構築すると伴に，ディジタルの世界と当該分子ロボットをつないで，ディジタルハイブリッドな分子ロボットを構築することを目的とする．分子ロボットのボディとして，DNAゲルを用いる．分子ロボットに細胞表面の分子認識を行わせ，ターゲット細胞を包み込ませる．薬剤で攻撃させるだけでなく，ターゲット細胞表面の分子情報を取得させる．その分子情報を電気化学的に分析しディジタルな情報に変換し，別の分子ロボットのコンピュータ制御にフィードバックする．
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| 研究成果の概要 |
分子コンピューティングの新たな基盤として注目されている、DNA液滴の物理学・化学・情報科学を開拓し、マクロファージ型分子ロボットへ応用するとともに、ディジタルハイブリッドな分子コンピューティングの基礎を確立した。特に、分岐型DNAナノ構造を集合させたDNA液滴の物理的・化学的特性と塩基配列の関係を解明することで、DNA液滴の安定性や挙動を制御する方法を確立した。これにより、miRNAなどの生体分子を認識して分裂挙動を示す新たな液滴分子コンピューティング技術を実現し、がん細胞を選択的に認識できるDNA液滴分子ロボットの実現にも成功した。また、電気化学を用いたDNAゲル操作を細胞技術と融合させた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義は、従来溶液系の反応でしか行われていなかった分子コンピューティングを、DNA液滴という情報分子によるミクロ流体によって実現する方法を見出したこと、また、そのための基礎として、塩基配列によって、DNA液滴の物理的・化学的性質が変えられることを発見し、原理を解明したことである。
社会的意義は、このような基礎科学を応用し、miRNAなどの生体分子やがん細胞を選択的（特異的に）に認識して動的な挙動を示す新たな液滴分子コンピューティング技術を実現したことである。これにより、医薬分野における革新的診断・治療に向けた分子コンピューティング・分子ロボティクス技術の開発ができるようになった。
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