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東大藤井総長らの研究チームの研究論文が『Nature』に掲載されました

掲載日:2023年1月20日

東京大学藤井総長らの研究チームの研究論文が、令和4年10月20日付けの総合学術誌『Nature』(電子版)に掲載されました。

これは、東京大学 工学系研究科の奥村 周 大学院生(研究当時、現株式会社東芝研究開発センターフロンティアリサーチラボラトリー)、東京大学 生産技術研究所の藤井 輝夫 教授(研究当時、現東京大学 総長)、アントニー ジュノ国際研究員らの研究チームが、miRNA濃度を入力とする多層の分子ニューラルネットワークを実装することに成功したことによるものです。

「DNAコンピューティング」では、一般的なコンピュータで用いる0と1を、4種類の塩基ATCGで表現し、DNA分子の生化学反応をとおして演算を行います。今回、miRNA(注1)分子を入力する新たな計算回路として、「分子ニューラルネットワーク」を構築することに成功しました。具体的には、DNAコンピューティングに酵素反応を組み込むことで、低濃度のmiRNA入力パターンの分類を可能にしました。また、多数の極小の液滴内部で反応を行い、それぞれ濃度の異なるmiRNAに対する反応結果を網羅的に捉えることで、計算回路の性能評価を効率よく行っています。

近年、miRNAは、血液を用いて行うがん診断のマーカーとして注目を集めています。しかしながら、血中のmiRNAは微量であること、また、1種類のmiRNAのみで診断を行うことは困難であることが実用化に向けたハードルとなっていました。本研究成果によれば、診断に必要な複数のmiRNAの濃度の和や濃度比などのパターンを、分子による計算のみで把握できるようになります。今後、miRNAを始めとするがんを含む疾患のバイオマーカーを対象として、本研究に基づく手法で分子ニューラルネットワークを設計することで、低侵襲診断技術の実用化につながることが期待されます。

○発表雑誌: 雑誌名 :「Nature」(10月20日)
論文タイトル:Nonlinear decision-making with enzymatic neural networks
著者 :S. Okumura, G. Gines, N. Lobato-Dauzier, A. Baccouche, R. Deteix, T. Fujii, Y. Rondelez & A. J. Genot*
DOI番号 :10.1038/s41586-022-05218-7

(注1)miRNA
20塩基程度(6nm前後)の長さを持つ、小さなRNA。タンパク翻訳機能を持たないが、遺伝子発現の調整を行う重要な役割を持ち、血液や尿などの体液から採取可能である。近年、特定の種類のmiRNAの増減が、がんなどの疾患に関連することがわかってきており、有用な診断指標として注目を集めている。

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