自分で集合と散開をする群体分子ロボットを開発─病気の自動的なピンポイント診断と治療への適用に期待─

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 「分子ロボティクス」と呼ばれる、生体内外で狙った働きをさせることで病気の治療や診断に役立つ分子ロボットの研究開発分野に注目が集まっています。

 川又生吹 理学研究科准教授(研究当時:東北大学助教)、角五彰 同教授、野村 M. 慎一郎 東北大学准教授、西山晃平 ドイツ・ヨハネス・グーテンベルク大学(Johannes Gutenberg University)博士課程学生(研究当時:北海道大学修士課程学生)は、無数の分子ロボットを望み通りに動作させることにつながる分子制御技術を開発しました。角五教授らのこれまでの研究で、ばらばらに滑走して運動するタイプの分子ロボットを外部からの操作により、群体として組み立てたり、解体させたりすることに成功していました。本研究では、人工的に設計したDNAと酵素からなるDNA回路で構成された「分子コントローラー」を構築し、分子ロボットに共存させることで、プログラムに従い自ら組み立て・分解をする分子システムの開発に成功しました。本技術は、分子ロボティクスの分野における大きな前進であり、将来的な分子ロボットの利用や医療応用などへの実用化に向けた重要な一歩となります。

 本研究成果は、2024年6月1日に、国際学術誌「Science Advances」に掲載されました。

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分子ロボットの組み立てと分解の信号を出力する分子コントローラーの模式図
研究者のコメント

「本研究の群体分子ロボットは、DNA・酵素・微小管などの分子材料間の反応を合理設計して作りました。本成果は、ナノからマイクロのスケールにまたがるモノづくりの新しいパラダイムにつながるものと期待しています。」(川又生吹)