微小液滴内のDNA演算反応を利用した動的構成可能なオンチップ分子解析技術

• 研究課題/領域番号: 23700362
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小倉 裕介 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (20346191)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: DNAコンピュータ / 光ピンセット / 生体生命情報学 / システムオンチップ / 情報システム

研究概要

本研究では,処理手続きを動的に構成可能なオンチップ分子系解析について検討した.DNA情報を簡便に解析するためのDNA論理演算系を作製し,その基本動作を確認した.蛍光カラータグによる液体マイクロリアクタの識別法を構築した.また,液体マイクロリアクタの光学的操作による局所的・選択的なDNA反応制御法を開発し,この手法を用いて,液体マイクロリアクタ内で正しくDNA論理演算が行えることを実証した.

研究成果

• [雑誌論文] Fluorescence resonance energy transfer-based molecular logic circuit using a DNA scaffold (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, Y. Ogura, and J. Tanida
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101 号: 23 ページ: 233703-233703
  • DOI: 10.1063/1.4769812
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optofluidic DNA computation based on optically manipulated microdroplets (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Nishimura, Y.Ogura, J.Tanida
  • 雑誌名: Microfluidics and Nanofluidics 巻: Vol. 13 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s10404-012-0934-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] フォトニックDNAナノマシン (2012)
  • 著者名/発表者名: 小倉裕介,西村隆宏,谷田 純
  • 雑誌名: 光学 巻: Vol. 41 ページ: 90-92
  • NAID: 10030157320
• [雑誌論文] Photonic Nanoscale Automaton Based On Photo-/Heat-Regulated DNA Displacement Reactions (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sakai, Yusuke Ogura, and Jun Tanida
  • 雑誌名: International Journal of Unconventional Computing 巻: Vol.8 ページ: 207-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] フォトニックDNAナノマシン (2012)
  • 著者名/発表者名: 小倉裕介，西村隆宏，谷田 純
  • 雑誌名: 光学 巻: 41 ページ: 90-92
  • NAID: 10030157320
• [雑誌論文] Photonic Nanoscale Automaton Based On Photo-/Heat-Regulated DNA Displacement Reactions (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sakai, Yusuke Ogura, Jun Tanida
  • 雑誌名: International Journal of Unconventional Computing 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-area manipulation of microdroplets by holographic optical tweezers based on a hybrid diffractive system (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogura, Y. Kazayama, T. Nishimura, J. Tanida
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: Vol.50 号: 34 ページ: H36-H36
  • DOI: 10.1364/ao.50.000h36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially parallel control of DNA reactions in optically manipulated micro-droplets (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogura, T. Nishimura and J. Tanida
  • 雑誌名: Journal of Nanophotonics 巻: Vol. 5 号: 1 ページ: 51702-51702
  • DOI: 10.1117/1.3574171
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNAコンピューティングの原理と展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 倉裕介
  • 雑誌名: 生産と技術 巻: Vol. 63 ページ: 28-33
• [雑誌論文] DNAコンピューティングの原理と展開" (2011)
  • 著者名/発表者名: 小倉裕介
  • 雑誌名: 生産と技術 巻: 63 ページ: 28-33
  • NAID: 40018919506
• [学会発表] Optical Manipulation of Liquid-based Microreactors in Optofluidic DNA Computation (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nishimura, Yuki Kazayama, Yusuke Ogura, and Jun Tanida
  • 学会等名: in Optical trapping applications
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2013-04-17
• [学会発表] リポソーム内DNA論理演算の実証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 風山祐輝,小倉裕介,谷田純
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] 光プログラム可能なDNA論理演算法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小倉裕介,浅川洋平,西村隆宏,谷田 純
  • 学会等名: レーザ学会学術講演会第33回年次大会
  • 発表場所: 姫路商工会議所
  • 年月日: 2013-01-30
• [学会発表] Photonic Nanoscale Logic Using Fluorescence Resonance Energy Transfer on a DNA Scaffold (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ogura, Takahiro Nishimura, Hirotsugu Yamamoto, Kenji Yamada, Jun Tanida
  • 学会等名: in the Second Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics
  • 発表場所: Tokushima, Japan
  • 年月日: 2012-11-19
• [学会発表] 蛍光カラー符号化に基づく液体マイクロリア図4 リポソームの融合手順. クターの識別法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 風山祐輝, 小倉裕介, 谷田 純
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2012
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2012-10-24
• [学会発表] Functional molecular sensing using photonic DNA nano-processor (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ogura, Takahiro Nishimura, Hirotsugu Yamamoto, Kenji Yamada, Jun Tanida
  • 学会等名: in the 1st International Workshop on Information Physics and Computing in Nano-scale Photonics and Materials
  • 発表場所: Orleans, France
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] 蛍光共鳴エネルギー移動を利用した分子入力・光出力論理回路の実装 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村隆宏, 小倉裕介, 山田憲嗣, 山本裕紹, 谷田 純
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 光ピンセットを用いた液体マイクロリアクターのインタラクティブ制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 風山祐輝, 小倉裕介, 鈴木宏明, 谷田純
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第32回年次大会
  • 発表場所: TKP仙台カンファレンスセンター
  • 年月日: 2012-02-01
• [学会発表] 光ピンセットを用いた液体マイクロリアクターのインタラクティブ制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 風山祐輝, 小倉裕介, 鈴木宏明, 谷田 純
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第32回年次大会
  • 発表場所: ＴＫＰ仙台カンファレンスセンター（宮城県）
• [学会発表] 蛍光共鳴エネルギー移動を利用した分子入力・光出力論理回路の実装 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村隆宏, 小倉裕介, 山田憲嗣, 山本裕紹, 谷田 純
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都）
• [学会発表] 蛍光共鳴エネルギー移動を利用したスキャフォールドDNA論理演算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西村隆宏, 小倉裕介, 山田憲嗣, 山本裕紹, 谷田 純
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2011
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] 光とDNAの協調によるナノ情報処理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小倉裕介, 西村隆宏, 酒井寛人, 山本裕紹, 山田憲嗣, 谷田 純
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2011
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] Photonic DNA Processor: A Computing DNA-Nanomachine with Sensing and Acting Functions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ogura
  • 学会等名: in BIT's 1st Annual World Congress of Nano-S&T
  • 発表場所: Dalian, China
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] Bio-molecular sensing by use of DNA that can be activated and reset via photonic signals (2011)
  • 著者名/発表者名: 西村隆宏, 小倉裕介, 山本裕紹, 山田憲嗣, 谷田 純
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] DNA配列置換反応を用いた光入力型DNAオートマトンの実装モデル (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井寛人, 小倉裕介, 谷田 純
  • 学会等名: 2011年度秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] A photonic DNA processor: concept and implementation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro. Nishimura, Yusuke Ogura, Kenji Yamada, Hirotsugu Yamamoto, and Jun Tanida
  • 学会等名: SPIE Optics & Photonics 2011
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2011-08-23
• [学会発表] Optical Manipulation of Microdroplets by Use of a Spatial Light Modulator and a Static Computer Generated Hologram (2011)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ogura, Yuki Kazayama, Takahiro Nishimura, Jun Tanida
  • 学会等名: in Information Photonics 2011
  • 発表場所: Ottawa, Canada
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] Evaluation of holographic optical tweezers based on a hybrid diffractive system for manipulating microdroplets (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kazayama, Takahiro Nishimura, Yusuke Ogura, Jun Tanida
  • 学会等名: in Digital Holography and Three-Dimensional Imaging 2011
  • 発表場所: University of Tokyo, Japan
  • 年月日: 2011-05-11
• [学会発表] Prototype demonstration of a photonic DNA processor: a photonically-controlled DNA nanomachine of sensing, computing, and actuating (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nishimura, Yusuke Ogura, Kenji Yamada, Hirotsugu Yamamoto, and Jun Tanida
  • 学会等名: in 8th Annual Conference on Foundations of Nanoscience
  • 発表場所: Snowbird, USA
  • 年月日: 2011-04-14
• [学会発表] Prototype demonstration of a photonic DNA processor: a photonically-controlled DNA nanomachine of sensing, computing, and actuating (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nishimura, Yusuke Ogura, Kenji Yamada, Hirotsugu Yamamoto, Jun Tanida
  • 学会等名: 8th Annual Conference on Foundations of Nanoscience
  • 発表場所: Snowbird, USA
• [学会発表] Evaluation of holographic optical tweezers based on a hybrid diffractive system for manipulating microdroplets (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kazayama, Takahiro Nishimura, Yusuke Ogura, Jun Tanida
  • 学会等名: Digital Holography and Three-Dimensional Imaging 2011
  • 発表場所: Univ. Tokyo, Tokyo
• [学会発表] Optical Manipulation of Microdroplets by Use of a Spatial Light Modulator and a Static Computer Generated Hologram (2011)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ogura, Yuki Kazayama, Takahiro Nishimura, Jun Tanida
  • 学会等名: Information Photonics 2011
  • 発表場所: Ottawa Convention Centre, Canada
• [学会発表] A photonic DNA processor: concept and implementation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro. Nishimura, Yusuke Ogura, Kenji Yamada, Hirotsugu Yamamoto, Jun Tanida
  • 学会等名: SPIE Optics & Photonics 2011(招待講演)
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Photonic DNA Processor: A Computing DNA-Nanomachine with Sensing and Acting Functions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ogura
  • 学会等名: BIT's 1st Annual World Congress of Nano-S\&T 2011
  • 発表場所: Dalian, China
• [学会発表] DNA配列置換反応を用いた光入力型DNAオートマトンの実装モデル (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井寛人, 小倉裕介, 谷田 純
  • 学会等名: 2011年度秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学（山形県）
• [学会発表] Bio-molecular sensing by use of DNA that can be activated and reset via photonic signals (2011)
  • 著者名/発表者名: 西村隆宏, 小倉裕介, 山本裕紹, 山田憲嗣, 谷田 純
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学（兵庫県）
• [学会発表] 蛍光共鳴エネルギー移動を利用したスキャフォールドDNA論理演算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西村隆宏, 小倉裕介, 山田憲嗣, 山本裕紹, 谷田 純
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2011
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
• [学会発表] 光とDNAの協調によるナノ情報処理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小倉裕介, 西村隆宏, 酒井寛人, 山本裕紹, 山田憲嗣, 谷田 純
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2011
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
• [学会発表] Functional molecular sensing using photonic DNA nano-processor
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ogura, Takahiro Nishimura, Hirotsugu Yamamoto, Kenji Yamada, Jun Tanida
  • 学会等名: 1st International Workshop on Information Physics and Computing in Nano-scale Photonics and Materials (IPCN)
  • 発表場所: University of Orleans, France
  • 招待講演
• [学会発表] Photonic Nanoscale Logic Using Fluorescence Resonance Energy Transfer on a DNA Scaffold
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ogura, Takahiro Nishimura, Hirotsugu Yamamoto, Kenji Yamada, Jun Tanida
  • 学会等名: The Second Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP) 2012
  • 発表場所: University of Tokushima, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Optical Manipulation of Liquid-based Microreactors in Optofluidic DNA Computation
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nishimura, Yuki Kazayama, Yusuke Ogura, Jun Tanida
  • 学会等名: Optical trapping applications
  • 発表場所: Waikoloa Marriott Beach Resort and Spa, Hawaii, USA
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光カラー符号化に基づく液体マイクロリアクターの識別法
  • 著者名/発表者名: 風山祐輝, 小倉裕介, 谷田 純
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2012
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都）
• [学会発表] 光プログラム可能なDNA論理演算法
  • 著者名/発表者名: 小倉裕介，浅川洋平，西村隆宏，谷田 純
  • 学会等名: レーザ学会学術講演会第33回年次大会
  • 発表場所: 姫路商工会議所（兵庫県）
• [学会発表] リポソーム内DNA論理演算の実証
  • 著者名/発表者名: 風山祐輝，小倉裕介，谷田純
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春期学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県）