DNA高度集積回路の開発と相補鎖DNAを演算子とする並列計算の実証化

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06395
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 北九州市立大学
• 研究代表者: 礒田 隆聡 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (70284544)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: DNAコンピュータ / 集積回路 / デバイス / DNA / 並列計算

研究成果の概要

本研究では電子回路中に集積化したDNA1が、塩基配列の違いで特定のDNA2を認識する相互作用を、電圧のON/OFFに置き換えて情報処理を行う有機体/物理デバイス構築を目標としている。そこで生体高分子である抗体をDNA1のモデルとして用いて、これを基板上に再現性よく集積させる方法を確立した。さらに集積化抗体と特異的に反応する抗原をDNA2のモデルとして用いて、この相互作用を高い精度で電気的検出する新たな方法を開発した。

自由記述の分野

生物センサ工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在のコンピュータは1つの計算を高速に無限回数繰り返して解を求めるシリアル方式である。一方一度に無秩序の組合せを求め、その中から解を特定する並列計算がある。例えば指定条件のルートを通る経路の特定などである。分子生物学の分野では、塩基配列の異なるDNA断片を経路に見立て、これらを実験的手法で無作為に反応させ、その組合せの中から最適解(経路)を特定するアプローチが試みられている。しかしこれは現実的ではない。本研究はこのような煩雑な操作を、申請者がこれまで開発した技術を転用して有機デバイスとして実現できないかと着想した。煩雑な並列計算工程を素子化するための基盤技術となり得る。