複雑な情報処理を行うプログラム可能な人工分子回路の設計法に関する革新的研究

关于如何设计执行复杂信息处理的可编程人工分子电路的创新研究

• 批准号: 20KK0331
• 负责人: 中茎 隆
• 金额: $ 8.9万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021 至 2023
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20KK0331/
• 关键词: DNAコンピューティング; 多層パーセプトロン; 人工分子回路

生体分子で構成されるマイクロサイズの分子ロボットは，様々なナノ技術が統合された知的システムである。医療分野での応用が期待されている分子ロボット技術の社会実装を加速する上で，複雑な情報処理を行うプログラム可能な人工分子回路の実用的な設計法が求められている。本国際共同研究では，人工分子回路の理想的なアナロジーとして、細胞内シグナル伝達系を据え，制御理論を基盤とする基課題に，シグナル伝達系の動作原理とマイクロデバイス技術を融合した多層パーセプトロン回路の開発を行う。具体的には，DNAコンピューティング技術をベースに，DNA鎖間の結合・解離反応を設計し連鎖させる反応系（以後，DNA回路）に多層パーセプトロン演算を実装することを目指す。前年度にシミュレーションレベルで進めた単純パーセプトロン回路の基礎検討を踏まえ，今年度は次の課題に取り組んだ。(1)リーク反応などの副反応に頑強なDNA回路設計の実験レベルでの検討：本研究で設計すべき多層パーセプトロン回路は大規模になるため，副反応に頑強なDNA回路の設計法を考案することが本質的に求められる。前年度の基礎検討において，設計法のシミュレーションレベルでの有効性は確認されたため，今年度は実験レベルで検証に着手した。現在までに実験・検証方法を検討しつつ，DNA回路の再設計とデータ取りを続けている。(2)再生化機構の実験レベルでの検討：単純パーセプトロン回路は学習のために繰り返し反応場に与えられる入力刺激に対して応答する機構（再生化機構）が必要となる。DNA回路設計の自由度を拡大すべく，RNAを融合した設計法と再生化機構への応用について，現在までに実験レベルでの検証を続けている。(3)マイクロ流体デバイスによるパーセプトロン回路の実現方法の検討：上記(1-2)について，試験管での実験と並行して，マイクロ流体デバイス上での評価方法を検討した。

Living molecules are known to be known by the integrated technology system. In the field of medicine, we are looking forward to the application of molecular technology and social equipment to accelerate the implementation of medical equipment. It is possible to use the design method used in the artificial molecular loop to calculate the number of applications. Domestic and international joint research, artificial molecular loops are ideal for the development of molecular circuits, the data of the ideal molecular loops, the data of the intracellular molecular loops, the basic theories of the theory, the principles of action, the principles of operation, the integration of technologies, the integration of technologies, and the operation of the loop are in operation. For specific information, the DNA system is used to analyze the technical and technical information, and the DNA system is combined with the isolation counter device to design the link system. After that, the DNA loop is used to calculate the number of errors in the computer system. In the previous year, we need to improve the performance of the circuit, and this year, we will learn about the organization of the project. (1) the main results are as follows: (1) in this study, we designed a large-scale circuit design for large-scale circuits in DNA circuit design. (1) in this study, we designed a large-scale circuit design for multi-cycle circuit design. This study aims to strengthen the requirements of the DNA Loop Design method. In the previous year, the basic information system was used in the previous year, and the program was designed to ensure that there was a general situation in the previous year. This year, the government has started to pay attention. Now that the DNA looper is designed to change the number of users in the system, it is necessary to change the number of users. (2) the re-biochemistry machine is responsible for the operation of the equipment. The reactivation mechanism (the regeneration machine) is responsible for the necessary response. The degree of freedom of DNA circuit design is very high, and the RNA integration design method is used in biochemical mechanisms. now, it is necessary to improve the degree of freedom of circuit design. (3) the method for the detection of the loop is available in the previous section (1-2), and the test tube is in parallel with each other.

项目成果

ハイパスフィルタ特性を持つDNA回路の設計

具有高通滤波器特性的DNA电路设计

• 发表时间: 2022
• 作者: Kawahara Ichiro;Shiozaki Eri;Ogawa Yuka;Morofuji Yoichi;Haraguchi Wataru;Ono Tomonori;Tsutsumi Keisuke;Honda Kazuya;Ito Takehiro;尾花亮，中茎隆
• 通讯作者: 尾花亮，中茎隆

分子ブースターによるDNA鎖置換反応の加速効果の定量評価

分子助推器对DNA链置换反应加速效果的定量评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshiyuki Kagawa;Koji Oohora;Takashi Hayashi;川野隆宏，麻生かおり，嶋田直彦，丸山厚，中茎隆
• 通讯作者: 川野隆宏，麻生かおり，嶋田直彦，丸山厚，中茎隆