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ナノポアセンシングによる分子演算システムの構築

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 15H00803
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京農工大学

研究代表者

川野 竜司  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (90401702)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードナノポア / 脂質二分子膜 / マイクロデバイス / 分析科学 / 1分子計測(SMD) / ナノバイオ / ドロップレット
研究実績の概要

本研究の目的は、DNAを用いた論理演算(DNAコンピューティング)の出力分子をナノポアを用いた計測により、電気信号として検出・利用することにある。またナノポアを分子ロボットの感覚器として脂質膜をまたぐ輸送のチャネルとして用いる。
これまで分子ロボット内での情報処理に使用するため本領域ではDNAコンピューティング技術の研究開発を行ってきた。DNAを用いた計算では、入力分子を計算処理後、出力分子に変換して情報を出力する。このとき出力された分子の情報と取り出すのに複数の処理(PCRや蛍光観察)が必要となっていた。そこで本研究ではナノポアと呼ばれる膜タンパク質のポアを通過する分子を一分子レベルでかつ電気的に検出可能なナノポア計測を用い、脂質分子で覆われたドロップレット内で演算を行い、出力された核酸分子をリアルタイムに計測することに成功した。さらにこの計算では、酵素反応を利用し入力したDNAを演算の結果RNAに変換しシュル力、検出することにも成功している。
また本研究では領域内の計画班、公募班のグループとナノポアや脂質二分子膜システムを用いた共同研究を推進した。その結果、領域内共同研究の成果となる論文を含む計3報の学術論文として報告し、現在2報を投稿準備中である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Nanopore Logic Operation with DNA to RNA Transcription in a Droplet System2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ohara, M. Takinoue, R. Kawano
    • 雑誌名

      ACS Synthetic Biology

      巻: 印刷中 号: 7 ページ: 1427-1432

    • DOI

      10.1021/acssynbio.7b00101

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Amplification and quantification of an antisense oligonucleotide from target microRNA using programmable DNA and a biological nanopore2017

    • 著者名/発表者名
      M. Hiratani, M. Ohara, R. Kawano
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 89 号: 4 ページ: 2312-2317

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.6b03830

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Channel Current Analysis for Pore-forming Properties of an Antimicrobial Peptide, Magainin 1, Using the Droplet Contact Method2016

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe and R. Kawano
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 32 号: 1 ページ: 57-60

    • DOI

      10.2116/analsci.32.57

    • NAID

      130005118568

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Logic Gate Operation by DNA Translocation through Biological Nanopores2016

    • 著者名/発表者名
      †H. Yasuga,† R. Kawano, M. Takinoue, T. Tsuji, T. Osaki, K. Kamiya, N. Miki, S. Takeuchi (†equal contribution)
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 11 号: 2 ページ: e0149667-e0149667

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0149667

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Autonomous Diagnosis and Therapy: miRNA Detection and Drug Release using Programmable DNA and Biological Nanopore2015

    • 著者名/発表者名
      M. Hiratani, M. Ohara and R. Kawano
    • 雑誌名

      Proceedings of MicroTAS

      巻: 1 ページ: 906-908

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Nanopore sensing with stable lipid bilayers integrated into microdevices2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kawano
    • 学会等名
      Asian International Symposium on CSJ2017
    • 発表場所
      Keio Univ. (Yokohama), Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Single Molecular Logic Gate: “AND” Operation Using DNA Immobilized in Biological Nanopore2016

    • 著者名/発表者名
      M. Ohara and R. Kawano
    • 学会等名
      MicroTAS2016
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recognition of microRNA Expression Pattern in Serum Using Programmable Droplet System for Cancer Diagnosis2016

    • 著者名/発表者名
      M. Hiratani, M. Ohara and R. Kawano
    • 学会等名
      MicroTAS2016
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Parallel Lipid Bilayer Formation by Microfabrication and Its Applications2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kawano
    • 学会等名
      PITTCON 2016
    • 発表場所
      Atlanta, US
    • 年月日
      2016-03-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] メディカルドロップレットシステム:DNAコンピューティング技術を基盤としたmicroRNAの自律的診断 と薬剤放出2015

    • 著者名/発表者名
      平谷萌恵、川野竜司
    • 学会等名
      第一回日本核酸医薬学会年会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府)
    • 年月日
      2015-11-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Autonomous Diagnosis and Therapy: miRNA Detection and Drug Release using Programmable DNA and Biological Nanopore2015

    • 著者名/発表者名
      M. Hiratani, M. Ohara and R. Kawano
    • 学会等名
      MicroTAS 2015
    • 発表場所
      HICO, Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2015-10-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Logic Gate Operation using Three-way Junction DNA and Biological Nanopore2015

    • 著者名/発表者名
      M. Ohara and R. Kawano
    • 学会等名
      MicroTAS2015
    • 発表場所
      HICO, Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2015-10-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ加工技術を基盤とした人工細胞膜システムの創成2015

    • 著者名/発表者名
      川野竜司
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] PharmStage2017

    • 著者名/発表者名
      保皓大、平谷萌恵、川野竜司
    • 出版者
      情報技術協会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 化学工業2016

    • 著者名/発表者名
      川野竜司、大原正行、渡辺寛和
    • 総ページ数
      82
    • 出版者
      サイボウニクス:人工細胞膜を用いた膜タンパク質の電気計測
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 川野研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~rjkawano/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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