科学大，光で制御するDNA液滴分子ロボットを作製

東京科学大学と東北大学は，照射した光の波長に応じて流動性を制御できる，DNAからなる液滴を構築し，「DNA液滴分子ロボット」への応用に成功した（ニュースリリース）。

生物の細胞では，液–液相分離で形成される液滴が，細胞の構造と機能の制御，さらには病気の発現などにも関与している。近年では，人工的に合成されたDNAが液–液相分離して形成される「DNA液滴」の研究が進められている。

その背景には，この液滴はプログラマブルな分子であるDNAがベースであるため，配列設計を通じて生体内の液–液相分離液滴のさまざまな挙動を再現，制御できることがある。DNA液滴の流動性制御は，分子ロボットの駆動に関わるだけではなく，分子コンピュータの演算結果をアクチュエーションに結びつける役割もある。

しかし，これまでDNA液滴による分子コンピュータの報告はあったが，DNA液滴の流動性を制御する技術はなかった。今回研究グループは，「DNA液滴が遠隔操作によりマイクロ流れを実現する」ことをコンセプトとして，「精確で扱いやすい光照射により，DNA液滴が流動性を変えて流れ場を生じさせる」という挙動の実現を目指した。

DNAに光応答性を付与するために，光の波長に応じて立体構造を変化させてDNAの結合と乖離をスイッチングできるアゾベンゼンを，DNA一本鎖のナノ構造体分岐端の粘着末端（SE）に修飾した。この光スイッチングにより，SEの結合と乖離を可逆的に切り替えることで、DNAの相分離凝集体の流動性を変化させることを基本的な制御原理とした。

研究では，光照射によって「ゲル」（固い）–「液体」（流動的）–「分散」（溶けている）という相状態の間を可逆的に変化するDNA液滴において，マイクロ流れを実現した。さらにこのDNA液滴のマイクロ流れにより駆動される微小流体ロボットを構築し，その挙動を実証した。

この光制御DNA液滴は，駆動と演算を統合させた流体型DNAコンピュータとして，情報工学（生体分子コンピューター）や生物医工学）流体型診断チップ），機械工学（流体型ロボット）などへの応用が見込まれるもの。

また研究グループは，情報を塩基配列に自在に書き込めるDNAを用いる点で，水や油などのプログラムできない分子材料を用いる従来のマイクロ流体工学とは一線を画した，インテリジェントな微小流体に立脚したマイクロ流体工学の可能性が拓けたとしている。