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手のひらにのるような、検査・治療機器を作成する為には、非常に小型の検出・診断・合成装置が必要である。生化学反応を集積化した、ナノチップは、1チップで高効率の反応を実現できる可能性を秘めており、有用であると期待される。本年度は、DNAナノ構造物(DNA origami)上に転写酵素(T7 RNA polymerase、以下T7 RNAP)と基質遺伝子を集積化した"転写ナノチップ"を構築し、観察を行った。前年までの基本的な性質の評価を踏まえ、制御システムの導入に注力した。具体的には、基質遺伝子と、固定部位の間に、センサーとして機能するリンカーを入れ、外部シグナルによって、ナノチップの機能のON/OFFを制御した。活性を溶液反応系で測定した所、外部シグナル依存的に、ナノチップの転写活性をON/OFFできる事がわかった。続いて、論理演算子の組み込みを行った。外部シグナルとして、microRNA(miRNA)を用いた実験系を計画・実施した所、3入力のAND、OR、多数決回路を構築することができた。これらの演算子付ナノチップを、人工細胞に見立てたエマルジョンの中に閉じ込めて、非常に薄い濃度で活性を測定した所、1分子で動作することがわかった。すなわち、1分子のチップで、検出・演算・出力の機能を併せ持つ、自律的ナノデバイスの構築に成功した。そこで、このナノチップを組合わせた遺伝子回路を構築し、人工細胞の中に入れた所、miRNAのプロファイルに自律的に応答する事に成功した。これらの成果は、従来、多種・多数の生体因子を用いる必要があった論理機能の実現が、1分子のチップで実現できる事を示唆しており、従来作製することが難しかったより複雑な遺伝子回路の構築や、複雑な遺伝子回路を用いた装置の開発に有用であると期待される。
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