分子システムを用いた群ロボットの研究

受け入れ研究者のグループでは，合成DNA分子と3種類の酵素から構成される反応系において，振動やスイッチングなど，複数の状態を取ることが可能な分子計算システム(DNA Tool Box)の開発を手掛けてきた．本研究では，マイクロ粒子をエージェントとし，粒子表面にDNAを固相化，粒子間の相互作用(通信)をDNA Tool Boxによって制御し，エージェントの群行動を発現させることを試みた．前年度までに，DNAを固相化したマイクロ粒子をpseudo-infinite reactorとしてのマイクロ流路(幅約2 mm x 長さ約2 cm x 高さ200 um)に導入し，DNA Tool Boxにより入力DNA分子の有無にかかわらずON状態となる単安定性エージェントや入力DNAの有無に応じてON状態 となる双安定性エージェントを実装することを通じて群ロボットシステムの設計指針を得ることができていた．H27年度は，多数の双安定性エージェント群をマイクロ流路のほぼ全域に，少数(数百から数千)の単安定性エージェント群をマイクロ流路の端に導入し，単安定性エージェントの自己触媒反応と反応産物がカスケード的に近隣の双安定性エージェントへON状態を伝達する機能を利用し，マイクロ流路内で空間的に動的なDNA増幅パターン(進行波や同心円的な拡がり)を形成することに成功した．加えて，4つのエージェント(1種類の単安定状態エージェントと2種類の双安定状態エージェントとそれを接続するための変換エージェント)から編成される系で，進行波の往復パターンを実現することに成功した．さらに，これらの技術を超高感度microRNA検出に応用することについても検討を行った．

受け入れ研究者のグループでは，合成DNA分子と3種類の酵素から構成される反応系において，振動やスイッチングなど，複数の状態を取ることが可能な分子計算システム(DNA Tool Box)の開発を手掛けてきた．本研究では，マイクロ粒子をエージェントとし，粒子表面にDNAを固相化，粒子間の相互作用(通信)をDNA Tool Boxによって制御し，エージェントの群行動を発現させることを試みた．前年度までに，DNAを固相化したマイクロ粒子をpseudo-infinite reactorとしてのマイクロ流路(幅約2 mm x 長さ約2 cm x 高さ200 um)に導入し，DNA Tool Boxにより入力DNA分子の有無にかかわらずON状態となる単安定性エージェントや入力DNAの有無に応じてON状態 となる双安定性エージェントを実装することを通じて群ロボットシステムの設計指針を得ることができていた．H27年度は，多数の双安定性エージェント群をマイクロ流路のほぼ全域に，少数(数百から数千)の単安定性エージェント群をマイクロ流路の端に導入し，単安定性エージェントの自己触媒反応と反応産物がカスケード的に近隣の双安定性エージェントへON状態を伝達する機能を利用し，マイクロ流路内で空間的に動的なDNA増幅パターン(進行波や同心円的な拡がり)を形成することに成功した．加えて，4つのエージェント(1種類の単安定状態エージェントと2種類の双安定状態エージェントとそれを接続するための変換エージェント)から編成される系で，進行波の往復パターンを実現することに成功した．さらに，これらの技術を超高感度microRNA検出に応用することについても検討を行った．