用作为生命蓝图的DNA计算，并根据它进行疾病诊断的“DNA计算机”的研究正在取得进展。东京大学校长藤井辉夫 (研究时任教授)等人研发出了通过微量血液早期诊断癌症的DNA计算机要素技术。到2050年，DNA计算机可能被用于诊断各类疾病。
DNA计算机与医疗领域的亲和性高，有望应用于癌症的早期诊断等（供图：东京大学）
DNA是由被称为碱基的4种（A、T、G、C）分子构成双螺旋结构。在生物体内，以DNA的碱基序列为基础，将序列转录到RNA（核糖核酸），或者合成蛋白质等多种生命现象都是自主进行的。其起源就是来自A和T、G和C这类互补的碱基相互连接。这种生命现象可视作一种运算处理。
DNA计算机正是利用了这一原理。运算无需大功率的电力，还可通过多个DNA进行并行运算。虽被称为计算机，但从外观上看只是在溶液中使DNA发生反应的“试管”。这是一种使用人工合成DNA的技术，不会对人体内的遗传信息等产生影响。
此次开发出来的是判断癌症的标志——微RNA这种遗传信息物质在血液中含有多少的DNA计算机运算电路。通过试管内的化学反应将微RNA的浓度转换为DNA的浓度，从而得出结果。根据哪种类型的微RNA出现增加来判断是否患有癌症。
首先，将与待测的微RNA连接在一起的、拥有碱基序列的模板DNA放入试管中，用酶使微RNA延伸。随后，用其它酶剪切与经过延伸的微RNA相结合的DNA。即使是不同的微RNA，也设法使延伸的DNA具有同样的碱基序列。整套系统设计成如果微RNA的浓度高，就能检测出延伸的DNA，如果浓度低则检测不出的形式。
这种方法可判断10种微RNA中是否有5种以上在试管中。利用酶的反应，可以做到从此前的DNA计算机难以做到的几百pmol（1pmol为10-12mol）的低浓度中检测出延伸的DNA。由此可准确检测出血液中RNA。
研究团队还研发出了一种能制造数万滴由模板DNA、酶和各种浓度的微RNA等组成的液滴的元件。液滴中产生一系列的化学反应后，可以获取到与所加入的两种微RNA浓度相对应的输出模式。
癌症的诊断仅靠1～2种微RNA是难以进行的，而此次研发的技术可以很容易地计算出多个微RNA的浓度之和以及浓度比。微RNA与多种疾病相关，此方法也有可能应用于阿尔茨海默病和血液疾病的早期诊断。但另一方面，产业应用、精度的验证和系统化等还存有课题。
相关论文已刊登在英国科学杂志《自然》上。藤井校长表示：“我们将DNA作为信息载体，实现了多阶段操作。这为利用DNA进行数据集成打下了基础。”
还有用作信息记录媒体的应用
DNA计算机由美国计算机科学家伦纳德·阿德曼于1994年首次证实。他在阅读DNA双螺旋结构的发现者——詹姆斯·沃森博士的教科书时，注意到了计算机和DNA的相似性。例如在数据的保存和运算上，计算机使用0和1，而DNA使用4种碱基。
阿德曼用DNA计算机解决了以最短的距离走遍多个城市的“巡回推销员问题”。当时的DNA计算机虽然可在瞬间完成计算，但推导出以DNA碱基序列等形式呈现结果的化学反应则需要几天时间。
真正开始研究始于2010年左右。由于人工合成DNA技术的进步，以低价制造出用于计算的任意碱基序列DNA成为可能。此时的DNA计算机能进行复杂运算，并能快速导出运算结果。
此外，将DNA用作信息记录媒体的研究也在推进之中。美国微软公司和美国华盛顿大学于2019年研发出了将电子比特自动转换、保存、复原为DNA的器件。1g DNA可保存200PB(1PB为1015Byte)以上的数据，且可保存数千年以上。
日文：藤井宽子、《日经产业新闻》、2022/11/4
中文：JST客观日本编辑部
