东北大学和京都大学的研究人员成功开发出一种基于 DNA 的分子控制器，可以自主控制分子机器人的组装和拆卸。这项开创性技术标志着向先进自主分子系统迈出了重要一步，有望应用于医学和纳米技术。

“我们新开发的分子控制器由人工设计的 DNA 分子和酶组成，与分子机器人共存，并通过输出特定的 DNA 分子来控制它们，”东北大学工程研究生院副教授、这项研究的合著者 Shin-ichiro M. Nomura 指出。“这使得分子机器人能够自动进行自我组装和拆卸，而无需外部操纵。”

这种自主操作是一项至关重要的进步，因为它使分子机器人能够在外部信号无法到达的环境中执行任务。

除了野村证券之外，研究团队成员还包括川又伊吹(京都大学理学研究科副教授)、西山耕平(美因茨约翰内斯古腾堡大学研究生)和角乡彰(京都大学理学研究科教授)。

分子机器人的研究正受到广泛关注，这种机器人旨在通过在体内和体外发挥作用来帮助疾病的治疗和诊断。Kakugo 和同事之前的研究已经开发出可以单独移动的群体型分子机器人。这些机器人可以通过外部操纵作为一个整体进行组装和拆卸。但由于构建了分子控制器，机器人可以根据编程顺序进行自我组装和拆卸。

分子控制器通过输出相当于“组装”命令的特定DNA信号来启动该过程。同一溶液中经DNA修饰并由驱动蛋白分子马达推动的微管接收DNA信号，调整其运动方向，并自动组装成束状结构。随后，控制器输出“分解”信号，导致微管束自动分解。这种动态变化是通过分子电路的精确控制实现的，分子电路的功能就像一个高度复杂的信号处理器。此外，分子控制器与分子机器人共存，无需外部操纵。

这项技术的进步有望促进更复杂、更先进的自主分子系统的开发。因此，分子机器人可能通过按照命令组装，然后分散探索目标，完成单独无法完成的任务。此外，这项研究通过整合不同的分子组，如 DNA 电路系统和马达蛋白操作系统，扩展了分子机器人的活动条件。

“通过开发分子控制器并将其与日益复杂和精确的 DNA 电路、分子信息放大装置和生物分子设计技术相结合，我们预计群体分子机器人将能够自动处理更加多样化的生物分子信息，”Nomura 补充道。“这一进步可能导致纳米技术和医学领域的创新技术的实现，例如用于原位分子识别和诊断的纳米机器或智能药物输送系统。”

该突破的详细信息于 2024 年 5 月 31 日发表在《科学进展》杂志上。