DNAコンピューティングの概説図。(イラスト:東京工業大学発表資料より)

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 東京工業大学などの研究グループは、人工の細胞の中のDNA分子にコンピューティングを行わせ、その出力結果の分子を電気情報として検出することに成功した。

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 まず大前提として、我々が一般的に使用している電気仕掛けの、ノイマン式コンピュータやあるいはロボットといったものは、電子を情報媒体とし、2進数で計算情報の処理を行っている。

 これに対し、分子ロボット、という新しい概念がある。ロボット工学の方法論を分子の世界に導入してこれをシステム化し、高度な感覚、知能、運動を有するプログラム可能な人工分子のシステムを作り上げようとする研究の大系だ。

 この中で、DNAコンピューティングは、DNA配列を情報媒体として利用し、情報の処理や計算を行わせようとするものである。次世代の並列計算技術たり得る可能性を含むものであり、また、もともと生体内に存在するものであるから、生体との親和性が高いという特徴がある。

 将来的には、医学的な診断、診療に応用したり、あるいは分子ロボットの情報処理システムとして確立することが期待されている。東工大らの研究グループが行っているのは、このDNAコンピューティングの出力結果を、高速に、かつ分子レベルで検出可能な、ナノポア計測と呼ばれる測定技法だ。ナノポアとは、膜タンパク質やイオンチャネルによって細胞膜中に形成される、ナノサイズの孔のことである。

 今回の研究では、DNA分子を用いて、AND演算を行う回路が構築された。AND演算とは、入力された信号がすべて「1」であったときに、演算結果として「1」を出力する処理のことである。シンプルではあるが、ICチップなどにも搭載されている、コンピューティングの基礎となる要素の一つだ。

 今回の研究では、DNAを入力媒体とし、RNAを出力子とすることで、出力RNAをナノポアの電気化学的計測によって、正しい演算結果を検出することに成功したという。

 なお、本研究の詳細は、ACS Synthetic Biology誌に掲載されている。