• 現実の生命現象や社会現象の特性を科学的に議論するための研究の展開の礎となるような数理的・理論的研究のための数理モデリング、数理モデル解析を行っています。現象についてどのような理論的課題を取り上げるか、問題をいかに数理モデルとして構成するか、構成された数理モデルに関してどのような数理的解析を行なうか、数理的解析結果をいかに生命科学的・社会科学的議論として取り上げるか、ということが重要な観点となります。

以下のような社会実装への応用が想定されます。・現実の生命現象や社会現象に対する理論的なアプローチを要する施策策定やアセスメント・環境評価に係る基礎理論の適用、または、データの視覚化に伴って必要となるスケルトンモデルの構築など

• 健康長寿社会の実現をめざし、個人が多様で複雑な社会の中で、脳と心の健康を維持・向上させ、発達・加齢の各段階で健やか、且つ、穏やかな心を保つことを可能とする様々な技術開発を、脳機能イメージング研究、認知科学、心理学などの基礎研究の知識と技術を応用して行います。健康な社会生活を送っている人たちが、より幸せな人生を歩むことができることを目的としていることが最大の特徴です。

生活の質向上、認知機能維持・向上、ストレス軽減、コミュニケーションスキル向上などを可能とするシステム開発を目指すため、医療・福祉、教育、情報・通信、生活に関する製造業全般との産学連携を想定しています。

• 生体分子の機能を正しく理解するには他の生体分子との相互作用が保たれた状態、すなわち生きた状態で観察することが重要です。そこで、有機化学および蛋白質科学の双方からのアプローチにより新たな機能性分子を開発し、生体分子の可視化および光を用いた機能制御に取り組んでいます。特に、オルガネラ内の分子やイオン濃度の定量や、蛋白質機能を光操作するケージド化合物あるいはフォトスイッチ化合物の開発に実績があります。

生命にとって重要な構成物質であるタンパク質は細胞情報伝達や生体内触媒反応など様々な役割を果たします。タンパク質立体構造はそうした機能と深く相関しており機能発現の際にどのような構造変化を起こすのか興味が持たれています。当研究室ではNanoTerasuの放射光やX線自由電子レーザー等の量子ビームを用いて、タンパク質の中で起こっている化学反応や構造変化を高い時間・空間分解能で可視化する技術を開発します。

従来の方法ではナノスケールのタンパク質がフェムト秒～ミリ秒といった高速で動く様子を原子レベルで捉えることは困難でした。

• このシーズは以下の特徴を持ちます。
• ・タンパク質の構造変化や反応を高い時間・空間分解能で可視化します。
• ・動的構造解析を基に新たな分子設計が期待されます。
• ・微結晶にX 線自由電子レーザーを照射し、得られるX 線回折像からタンパク質構造解析を行う手法である「シリアルフェムト秒結晶構造解析」があります。これによりフェムト秒X 線レーザーにより放射線損傷が顕在化する前に回折像の取得が可能です。

放射光やX 線自由電子レーザー等の量子ビームを用い、タンパク質の中で実際に起こっている化学反応や構造変化を高い時間・空間分解能で可視化する技術を開発し、得られた動的構造を基に新たな分子の設計を目指します。

• 遺伝子発現プロファイルを計測する手法は多様にありますが、遺伝子の発現を制御する転写因子の活性を定量評価する技術は不足しています。我々は生体組織内細胞や培養細胞が発現する複数の内在転写因子の転写活性を直接定量評価する技術を開発しました。本技術を用いることにより病態や生理活動に関連して生体組織内細胞の状態がどのように変化するのか解析することができます。

本技術を使用し、ヒト培養細胞や実験動物の生体組織内の多数の転写因子活性を効率的に計測することで、転写因子活性を標的とした創薬や、ドラッグデリバリーシステムの探索、医薬品の薬効、副作用スクリーニングなどへの活用が期待できます。

• 生体に関する様々な運動を非接触かつ非侵襲的に計測することが可能な生体用モーションキャプチャシステムの開発を行っています。口腔内など遮蔽された空間でも利用可能な磁気式システムでは、最新の磁気工学技術によるLC 共振型磁気マーカを利用し、外部からの磁場印加によるシステムのワイヤレス化を実現しました。さらに光学式システムでは小型軽量の赤外線反射マーカを利用し、250ヘルツにて50箇所までリアルタイムでの同期的計測が可能なシステムの開発に成功しています。

本システムでは生体に関する様々な動作解析が可能で、非接触かつ非侵襲的な動作解析を必要とする診断・医療機器などへの応用が可能です。条件に合わせてシステムを特化することもできるので、本システムを活用したい企業や団体との共同研究を希望します。