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プレゼン1 — Team Kansai , Kansai University (abstract(pdf),wiki

DNA Origami 法は多様な構造物を形成できる技術であり,様々なデバイスに応用されている。しかし,DNA Origami 法は機能性をもつデバイスとして以外にも何かを表現できるはずである。そう考えた我々はDNA Origami 構造体を用いて紙芝居という芸術を表現することにした。題材には人類普遍の教養であるイソップ童話を採用した。
Staple DNA とScaffold DNA を用いてうさぎ,かめ,土台の3 部分からなる構造体を構築する。AFM で観察し,画像をぱらぱらマンガのようにコマ送りにして,紙芝居を作り上げる。そのためには,数多くのパターンのDNA Origami構造体が必要であるが,技術的な工夫を凝らし,この問題を解消する。すなわち,動きまわるうさぎとかめの塩基配列を位置ごとに変更しないで良いように,土台の両端と中央にループを持たせる。これによりそれぞれのパターン毎に必要なStaple DNA がループと土台部分だけで良く,実験費用がかさまない。このような工夫を凝らして,DNA Origami で紙芝居の実演を目指す。


プレゼン2 — Team Sendai, Tohoku University (abstract(pdf),wiki

私達のプロジェクトはトリガー入力による連鎖的分子放出システムの構築を目指している。 既存のDDSでは薬剤放出のタイミングの制御が困難な事、一度の入力に対して一定の出力しか得られない事が課題である。
この問題を克服する為、私達はある条件でトリガーDNAを放出するシステムと、その放出を起点に連鎖的にリポソームが割れる出力増幅システムの2つを構築する。
1つ目のシステムでは、トリガーを内在したアルギン酸ゲル膜を作り、温度の上昇に伴い自発的なゲルの融解とトリガーの放出が行われる。2つ目のシステムは、リポソーム表面にトリガーをハイブリし物理的な負荷をかけ、リポソームを破壊する。破壊されるリポソームは新たなトリガーを含んでおり、放出されたトリガーは連鎖的に周囲のリポソームを破壊する。
本システムの実現により入力のタイミングが制御可能かつ一度の入力で大量の薬剤を出力できるDDSの創出等への応用が期待できる。


プレゼン3 — Todai nanORFEVRE, The University of Tokyo Kashiwa (abstract(pdf),wiki

タイトル: Oligomeric cell killer: Cancer-specific pore-forming DNA origami drug

癌は世界の死因の毎年約13%を占める重大な病気である。有効な治療法として抗癌剤を用いた化学療法があるが、正常な細胞にも作用してしまうことが問題である。癌細胞だけに効くようにするために、抗癌剤運搬体の研究が進められているが、個別の抗癌剤にあわせて運搬体を逐一開発する必要があった。そこで我々は、抗癌剤そのものに細胞特異性を持たせた、運搬体不要の手法を提案する。この手法では、ヒト免疫系や生物毒素を参考にデザインされたDNAオリガミが、細胞膜に刺さり、膜上の一点を取り囲むように多量体化することで、パンチで穴が開くように膜に穴が形成され、細胞が溶解される。既存のDNA演算回路と組み合わせることで、特異性を向上させることが可能であると期待される。今回は第一歩として、DNA構造体と膜との相互作用、及び多量体化手法の検討について報告する。


プレゼン4 — Team Hokkaido-U MARIMOD, Hokkaido University (abstract(pdf),wiki

現在、人工の分子機械である分子ロボットの開発が様々なアプローチで行われている。今回、化学エネルギーである ATP を高効率・高比出力で直接運動エネルギーに変換することのできるタンパク質である生体分子モーターに着目し、この特性を活かして分子ロボットの動力源の開発を試みた。
まず、生体分子モーターキネシンを固定した基板上で、細胞骨格である微小管を滑り運動させる in vitro Motility Assay という手法を用いて、回転運動する微小管リング状集合体を形成させる。このリング状集合体に特異的な相互作用を用いてギアを結合させ、その運動を蛍光顕微鏡により観察する。さらに、この系に人工光合成ゲル(MARIMO-Gel)を導入し、系中で ATP を循環させることでギアの長時間の運動を可能とする予定である。
本研究によりマイクロギアの駆動が可能となり、分子ロボットの動力源が開発されれば、実用化へ大きく前進すると考えられる。


プレゼン5 — Team UT-Komaba, The University of Tokyo Komaba (abstract(pdf),wiki

タイトル: DNA スクリュー

今回我々は回転する筒状モーター(以下 DNA スクリューと呼ぶ)の製作を目指す。DNA スクリューは、筒と、それを囲むリングからなり、いずれも DNA で作られている。回転運動は、DNA で作られた足場を酵素により切断することで一方向に進む DNAwalker から得る。リングに DNAwalker が、筒外表面に筒と同軸に螺旋状の足場が設置されている。この DNA スクリューが実現されれば、リングをコレステロールによりベシクル表面につなげることで、ねじを回すようにしてベシクル表面に穴を開けることが実現できると考える。また、筒を固定しリングの部分に DNA 鎖をつけて回転させることによってプロペラを作ることもでき、DNA の構造体が潜水艦のように移動し物質を輸送できると考えられる。さらに、この DNA スクリューを用いた潜水艦と別の DNA でてきたセンサーを組み合わせることで、微生物が持つ走化性の機能を人工的に DNA だけで作れると考えている。


プレゼン6 — Team Platanus Symphony, Tokyo Institute of Technology (abstract(pdf),wiki

タイトル: Construction of a Cosmetics-oriented Biomolecular System

近年、様々な生体分子デバイスが開発され、これらを統合した医療向けの分子システムが構築されている。これらは、病気を治療するための固定された目標を達成する特定の機能を備えている。しかし、世の中には、お洒落や恋愛のように個性が重要であり、達成目標が時間とともに変化したり、必要な機能を開発者が定められない問題も多い。そこで我々は美容を例にとり、人の多様な感性に応える分子システムを構築することで、生体分子システムデザインにおけるユーザーと開発者の関係を拡張する。
このシステムは、ユーザーの好みにフィットさせることができる日傘と化粧の二つの機能を持つ。日傘機能では光情報の変換と閾値の調節を実現し、細胞スケールの日傘として日焼け度合いを制御する。化粧機能では入力情報に基づいて多様な構造色を表現する。本研究は、ユーザーが設定する多様な目標に柔軟に対応するという、分子システム開発における高次の概念を導入するものである。


プレゼン7 — Team Fukuoka, Fukuoka Institute of Technology (abstract(pdf),wiki

近年 DNA origami でつくられたものは多く存在しているが、DNA origami 自体が動くというものはあまり多くない。DNA origami に可動的な構造を組み込むことが出来れば、分子検出素子、分子モーター素子、ドラックデリバリーシステムなど、様々な応用も期待される。また DNA origami の大量合成は容易ではなく、メカニカルな入力や出力を行うような巨視的スケールのデバイスを DNA origami のみで作成することは現実的ではない。そこで本研究では DNA origami を用いた新デバイスの作成を目指して、DNA origami と無機多孔質基盤を組み合わせたデバイスの作成を試みた。規則的なナノ構造をもつ垂直配向型無機多孔質膜(陽極酸化アルミナ)の孔に、DNA origami の軸と羽および蛍光分子を修飾した「DNA 風見鶏」を取り付けて自由回転ができるようにする。膜上の液体を流動させることでメカニカルな入力し、膜上の一部にのみ消光分子を組み込むことである方向だけでは蛍光するような出力が巨視的に判断可能なデバイスを作成する。

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