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韓国のソウル大学と漢陽大学の研究チームは、DNA折り紙の設計を自動化する生成AIモデル「Generative SNUPI」を開発しました。犬やモナリザなど任意の形状をDNAで再現でき、その成果は科学誌Nature Communicationsに掲載される予定です。従来は専門知識を要する手作業だった設計を、目標の形を描くだけで済むよう変えます。
中核となるのは、画像生成AIのDALL-EやMidjourneyでも使われる拡散モデルです。目標形状にノイズを加えて調整し、DNA配列という形で出力します。グアニンとシトシン、アデニンとチミンが結び付くDNAの化学的な規則を踏まえ、分子の力で自然に目的の立体へ折りたたまれるよう配列を設計します。
DNA折り紙は約20年前からある技術で、ナノロボットや細胞に働きかける治療構造への応用が期待されてきました。しかし設計に手間と費用がかかることが普及の壁でした。研究チームは、短いDNA鎖「ステープル」が長い「足場」を紙のホチキス留めのように引き寄せる仕組みを、AIが精密に指定できるようにしました。
作られた構造の一部は当初形を保てませんでしたが、これはモデルの誤りではなく、描いた形状自体が構造的に不安定だったためだといいます。そこで研究チームは、設計の前に構造の安定性を予測する工程を加えました。研究に関わっていないカーネギーメロン大学のテイラー教授は、新しい道具が分野全体を前進させると評価しています。
実用化に向けた課題は、より柔軟な構造の実現です。創薬や免疫療法といった応用では、外部の刺激に応じて形を変える動的な性質が求められます。研究チームは、今後こうした再構成が可能な構造の設計へと研究を広げる方針です。