初代創発PO研究体制
創発研究者（2021年度採択）
は行
（吉田パネル）
有機金属化学に基づく隕石有機物形成と化学進化過程の解明
本研究では、有機金属化学の視点から隕石有機物の形成・化学進化過程の解明を目指します。近年の研究により、隕石中から有機金属化合物が報告されています。これらは、水－鉱物－有機物の相互作用で生じた可能性があり、未だ統一的結論に至っていない隕石有機物の形成・化学進化過程にブレークスルー的な新たな知見をもたらす物質ではないかと考えられます。本研究は、実試料(始原的隕石)の分析、合成/天然試料を用いた模擬実験の2つのアプローチにより進める予定です。
（北川パネル）
ホモロジー解析によるTEM/STEM画像からの微細構造の定量的深層抽出
透過型電子顕微鏡は微細構造観察に適した計測手法ですが、得られた画像の解析は定性的な比較になりがちです。本研究では、画像解析の新たな指標としてホモロジーを導入します。顕微鏡画像から組織構造や原子構造を定量的に解析する手法を確立し、抽出された微細構造の深層と物性・特性との関連性を議論します。また、コンピュータ科学と融合させ、解析処理の高速化、高精度化を図り、微細構造の最適化や特性予測を行います。
（伊丹/福島パネル）
高コヒーレンス・極短パルス電子線創出によるナノ構造体の動的構造解析の新展開
本研究では、高い空間コヒーレンスとサブピコ秒のパルス幅を合わせ持つ電子線源を開発し、ナノメートル領域の原子構造体・分子集合体の集団的な運動を直接的に観測します。複雑な原子構造体・分子集合体に対して、オングストローム領域からナノメートル領域にわたって階層的にその運動を観測する基盤技術を創出し、物質科学、化学、将来的には分子生物学の進展に貢献します。
（北川パネル）
プロセスに強いMIの創出と複合機能材料での実践
材料研究をデータ科学の視点で推進するマテリアルズ・インフォマティクス(MI)は産学の競争力を高める新基軸です。本研究では斬新な全固体電解質の創出を例題に、プロセスを含む日常の研究情報を電子化し、自動解析するシステムを構築します。製法・構造・物性の関係をデータ科学の視点で俯瞰すると共に、電子データとしての「生の研究情報」を世界中でシェアする、全く新しいオープン科学・材料研究の在り方を提示します。
（北川パネル）
強相関電子系固体のフレクソ物性科学
固体の変形を新たなナノテクノロジーとして操ることで、元素の掛け合わせだけではなしえない機能性の創出を実現します。変形された固体材料中で機械-電気結合効果によって生み出されるフレクソエレクトリック効果に注目し、本質的な支配因子や材料横断的な法則を解明し、材料開発に新分野を打ち立て技術革新をもたらします。
（合田パネル）
ミクログリア多様性の理解と母体炎症による影響の解明
胎生期から生後にわたる発達期の脳では、神経系の細胞が次々と作り出され適切な位置に配置されます。本課題は、その脳発生過程において、免疫細胞であるミクログリアがどのような機能を果たすのかについて明らかにします。さらに、母体のウイルス・細菌感染症、低栄養等が胎児脳内のミクログリアの性質をいかに変化させるかを理解し、母体炎症により性質変化したミクログリアが胎児脳内の神経系細胞や血管の発生に与える影響を解明します。本課題を通じ、精神疾患や聴覚障害等の早期診断・予防・治療法開発に向けた研究基盤の確立を目指します。
（天谷パネル）
血球細胞DNAメチル化変化を標的とした新規腎臓病治療戦略の開発
私たちは腎臓におけるエピゲノム変化、およびエピゲノム変化形成プロセスに関与するDNA損傷に注目して腎臓病の病態解明を試みています。本研究では、腎臓病が他臓器合併症を来す全身疾患であることから、腎臓のDNA損傷が、腎臓だけでなく血球細胞のエピゲノム変化も惹起し、腎障害の増悪、他臓器障害に関与している可能性に注目し、腎臓病およびその合併症の新規治療標的開発を目指します。
（伊丹/福島パネル）
柔軟性分子性結晶の創出とその機能開拓
「分子結晶は脆い。」この一般常識とも言える概念を覆す「柔軟性分子結晶」を新たな材料学問とします。そのために、柔軟性分子結晶の新奇創成、機構解析、現象解析、素材進化、そして応用基礎を柱とした横断的総合研究を行います。本研究の遂行によって、分子・結晶構造デザインに基づいた素材化学のイノベーションを目指します。
（天谷パネル）
オルガノイドモデルを用いたヒト器官発生機構の定量的理解と制御
私はヒト多能性幹細胞由来オルガノイドをヒト器官発生モデルとして用い、器官発生における時空間的な細胞挙動と遺伝子発現を1細胞レベルで解析し、得られたin vitroデータに基づくin silicoモデルの構築を試みます。これらin vitro/silico解析により、ヒト器官発生における細胞挙動を定量的に理解し、実際の培養皿上での細胞挙動をより正確に制御することで、再生医療・創薬研究のみならずヒト器官発生、ヒト病態研究を加速できると考えています。
（川村パネル）
離散数学と統計科学の融合による生命科学データ解析の技術革新
１細胞の遺伝子発現データから細胞の系譜を解明することは、幹細胞を用いた再生医療の研究などにも関わる重要な系統解析の課題ですが、その解決にはDNAの塩基配列などを用いる古典的な系統解析とは異なるアプローチが必要です。本研究では、1細胞の遺伝子発現データを活用した細胞分化の軌跡推定を可能にするため、離散数学と統計科学の融合によって細胞同士の関係を表すグラフ構造を推定して統計的信頼性を評価する手法を構築・整備します。
（天谷パネル）
細胞膜を基盤材料とした生体組織の修復技術の開発研究
本研究では、生物学・材料科学の統合的なアプローチにより、細胞膜に存在する様々な因子を利用し、細胞膜を材料として迅速な「生体組織の修復技術」の開発を目指します。具体的には、多種細胞から細胞膜の断片を生成・単離し、生体材料と混合することで、バイオハイブリッド材料の開発を目指します。これらの技術を基盤に、組織修復の加速化を目指します。
（八木パネル）
IoTエッジ向け組込みハードウェア/ソフトウェアのセキュア設計
本研究は、IoTセキュリティ強化のため、(1)多種多様なIoT/組込みシステムの要求に応じたセキュリティレベル（攻撃の困難さ）と従来設計指標（電力・処理時間）のトレードオフ、(2)ハードウェア/ソフトウェア両面から包括的なサイドチャネル攻撃対策を可能にする設計手法の創出に取り組みます。設計効率とセキュリティレベル向上という2つの新しい課題に挑戦し、セキュアなIoT/組込みデバイスの実現に向けたブレークスルーを狙います。
（八木パネル）
認知・実態ネットワークによる社会情報の構造化
社会情報を「社会の実態」と「人が捉えた世界」に分け、ネットワーク学習やグラフ生成技術を用い構造化することで、新たな分析技術を創出します。特に本研究では金融など詳細なデータが豊富に取得できる分野だけではなく、従来統計的手法があまり適用されてこなかった法分野においても技術開発を行います。法に関しては日米の判決文から法の使われ方のネットワークを構築し、日米における社会ルールの捉え方の違いや法の構造分析を行います。
（井村パネル）
生体組織を設計し，操るモデルベース開発法の創発
生体組織は従来の工業用素材とは異なり、自己修復機能等を備えた人類未踏の新規素材であり、工学的に応用できれば医用福祉分野で技術のパラダイムシフトが期待できます。一方、そのためには生体組織の設計・創生・制御技術を体系化する必要があります。そこで本研究では、骨格筋を用いたバイオハイブリッドアクチュエータを対象とし、筋収縮モデルを用いた骨格筋の設計・制御技術の創出に挑戦します。
（水島パネル）
電子伝達体をプローブとする多重超偏極イメージング法の創成
生体内で繰り広げられる酸化還元反応を担う内因性レドックス分子に着目した新たな分子画像診断技術の創成に挑戦します。電子の授受を媒介する電子伝達体は生合成や代謝を担い、その挙動は生理機能のみならず多くの病気にも関与します。電子伝達体をMRIの高感度化技術である超偏極MRIのプローブとして活用する技術を開発して、生合成や代謝反応・神経伝達をリアルタイムで可視化し、病気の超早期診断や未病の検知に資する新技術を創出します。
（水島パネル）
脳生理機能を支える糖の脳内動態の解明
脳を構成する細胞群は状況に応じて活動パターンを変化させます。細胞の活動にはエネルギーが必要ですが、エネルギー源となる糖がどのような形態で脳内に取り込まれ、どのように細胞に利用されていくかという代謝経路には未解明な点が多く存在します。私はこの代謝経路の不調が細胞活動パターンを変化させ、脳疾患発症、及び病態変化という脳機能の『揺らぎ』を作り出す一因と考え、健康な脳機能発現の基盤となる糖の脳内代謝経路の全貌解明に挑戦します。
（伊丹/福島パネル）
多価カチオン種の創発と合成化学への展開
合成化学は「ものづくり」の根幹をなす基盤的学問です。新たな反応性化学種の創出は、合成化学に革新をもたらし、社会を物質創成面から変革してきました。未踏の反応性化学種である「多価カチオン種」の創発により、同じく物質供給面から社会を変革できると信じます。また、レアメタルに依存する現代の合成技術からの脱却を促し、埋蔵資源の乏しい我が国の持続可能な発展（SDGs）にも貢献できると期待されます。
（堀パネル）
気候変動適応支援のための超高解像度全球河川防護データの構築
本研究では、河川の堤防高さデータを数十m格子ごとの超高解像度で示す世界初の堤防データセットを作ることに挑戦します。作成した現在の河川堤防の情報を反映した世界の河川シミュレーションにより、これまで適切なハザードマップが存在しなかった世界の地域において、水災保険などを提案するための基礎情報を得ることができるようになります。
（八木パネル）
コグニティブ分光プラットフォームの創生
光コンピューティング分野において研究されてきた、空間位相変調器を用いた光学的演算処理や全光学的リザバーコンピューティング技術を活用することで、分光イメージング情報を生命科学・物質科学的に解釈できる次元へと光学的に射影する方法論「コグニティブ分光プラットフォーム」を構築します。特に、ハイパースペクトル画像、タイムストレッチ分光信号の光学的解析法を確立し、先端的細胞計測・材料計測へと応用します。
（塩見（美）パネル）
ハブの形成を介した転写制御機構の統合理解
転写制御において中心的な役割を担うのはエンハンサーと呼ばれるゲノム中の調節領域です。本研究では、これまで個々に独立したモジュールとして理解されてきたエンハンサーの働きを、様々な核内情報を統合する「ハブ」として再定義し、その作用機序を分子から個体レベルに至るまで統合的に理解することに取り組みます。得られた知見は、多様な生命機能の操作・設計を実現する新規技術開発に向けたシードになると期待されます。
（石塚パネル）
環境放射線被ばく後の精子形成と次世代影響
放射線事故・原子力災害後の環境放射線被ばく、とくに精巣の被ばくから次世代影響がどのように生じるかは明らかではありません。本研究では、時空間的に「不均一なエネルギー付与」という環境放射線被ばくの特徴に着目し、遺伝子改変マウスや生体内イメージングを用いて、精巣被ばくと遺伝的影響を結ぶメカニズムの解明に挑みます。そして、安全性の高い革新的な放射線制御技術・イノベーションの創出を目指します。
（伊丹/福島パネル）
タンパク質核生成解析のための界面化学的液液相分離サイズ調整
本研究では、細胞内の膜のないオルガネラ（MO）が100nm-1μmサイズである意味は何か？という問いに答えることを目指します。特に、疾患発症メカニズムとの関連の深いMOからのアミロイド核生成に焦点を当て、MOサイズ依存的な機能について議論します。この問いを明らかにすることにより、細胞内MOを模倣した人工MOが作成可能なり、創薬スクリーニングの高速・簡便化などが可能になると期待します。
（八木パネル）
つながる人工知能の実現 ーAI間交渉・協調ー
完成された個別のAIが他のAIと人間社会のように協調するという形でつながり、一体のAIがもつ能力を拡張できるつながる人工知能を実現します。そのために、個別AIが別のAIとつながる技術、つまり、AI間協調・交渉の確立と実用化に取り組みます。さらに、AIと人間が協調・交渉によりつながる仕組みを考案し、人間社会に追加的価値を生み出す新しい社会システムの実現を目指します。
（堀パネル）
BDEC完全解析の創出～社会基盤を例に
微分幾何学・計算機科学に基づいた適切な曲線座標系と離散化を導入することで構造物の数値解析を高速化し、BDEC (Big Data & Extreme Computing)システム上で構造物の高詳細モデルのアンサンブル解析を実現します。これにより、材料特性などの不確実性の陽な考慮による数値解析の信頼性向上、構造物の局所的な変形・損傷の状態とその推移の合理的評価が可能になると期待されます。
（田中パネル）
医工融合による低侵襲・高解像な感音難聴の精密診断の実現
空気の振動である「音」は、耳の奥にある内耳蝸牛で電気的な信号に変換されます。この蝸牛が障害されることにより、感音難聴が生じます。しかし、生きている人の蝸牛内部を直接観察する技術は存在せず、現在でも、目の前の患者さんの感音難聴の原因はわかりません。本研究では外科的な技能・知識と工学的テクノロジーの融合により、感音難聴の原因をリアルタイムに診断し、治療につながる画期的な技術の開発を目指します。
（水島パネル）
生命がマグネシウムに応答する仕組みの解明
マグネシウムは全ての生命にとって必要不可欠なミネラルです。また加齢とともに体から減ってゆき、老化や高血圧などのさまざまな老化関連疾患を引き起こすと言われています。しかし、マグネシウムが体から失われる仕組みやマグネシウムと老化や老化関連疾患を結びつけるメカニズムはほとんどわかっていません。本研究では生命がマグネシウムに反応する仕組みの解明を通じて、この謎を明らかにすることを目指します。
（八木パネル）
着衣型能動デバイスが拓くヒト動作と触感覚の制御
私が可能性を模索してきた布を能動化する技術を、応用可能な確固たる技術シーズとするために、布型デバイス設計法の確立と布型デバイス特性の体系化を目指します。加えて、衣服のように着用可能な全身用着衣型能動デバイスによるヒト動作・ヒト触感覚の制御に挑みます。体表全体に渡る感覚器を十全に活用することで、ヒトの適応能力を発現・拡張させ、ヒトと機械システムが高度に融合した社会への変容を促します。
（八木パネル）※2023年9月卒業
量子確率を用いた不定な文章理解とその効果の認知研究
一度に一つの確定的な状態を取る身体と対比的に、思考は複数の解釈を同時に抱いたり、一つに定まらない状態を取りうる可能性があります。本研究はこの思考の不定性の可能性や機能を文章理解を対象として実証的に示すことを目指します。不定な認知状態を量子確率を用いてモデリングし、心理実験と文章の工学的分析を併用して、美的体験をはじめとするその認知的効果と、不定な状態を惹起する文章や読者の特徴づけを行います。
（天谷パネル）
多細胞因子に着目した新たなリプログラミング医療の創出
我々多細胞生物は、単細胞生物から進化して、細胞間相互作用を利用した共存するシステムを構築しました。再生医療での人為的な細胞リプログラミングでさえも、多細胞社会のイベントとして、自然界の“方程式”に従っていると考えられます。私はその“多細胞因子”を解き明かすことで、未来型再生医療の創出をめざします。未来型リプログラミング医療では補充したい細胞を近隣細胞からリプログラミングし、より自然な機能的組織を再生させます。
（合田パネル）
盗タンパク質をもつ発光生物の発見
キンメモドキは発光に必要なルシフェラーゼ遺伝子をもたずウミホタルからタンパク質を盗むことで、餌生物がもつ機能を獲得します。「盗タンパク質」として知られるこの現象はキンメモドキでのみ見つかっています。消化・分解されるはずのタンパク質が捕食者の体内で機能する現象は生物学にとって革新的な概念です。本研究では、盗タンパク質をもつ発光生物を新たに発見し、餌由来のタンパク質を取込む共通原理の解明を目指します。
（水島パネル）
母胎連関エクソソームが司る自閉症発症機序の解明
発達障害のひとつである自閉スペクトラム症（ASD）は、生まれつきの脳の機能障害が原因だと考えられていますが、その詳細は未だ解明されていません。エクソソームは全ての細胞から産生される微小胞であり、新たな細胞間コミュニケーションツールとして着目されています。本研究は、ASDの病態についてエクソソームを母胎間媒体とした作業仮説を挙げ、「母体と胎児の間をエクソソームが往来し、胎児の脳発達に影響をもたらす機構」について検証します。
（天谷パネル）
骨髄不全の分子基盤の解明と臨床応用
骨髄不全とは骨髄機能の低下によってすべての血球が減少する状態であり、その代表例が再生不良性貧血です。造血幹細胞上の自己抗原を認識するT細胞による自己免疫機序が想定されますが、そのメカニズムは不明です。本研究では再生不良性貧血の自己抗原を新規手法により同定することで「どうして血液が作られなくなるのか？」という基本原理を解明し、「特定の自己抗原に対する免疫反応を抑制する」新規治療の開発を目指します。
（阿部パネル）
大規模１細胞ゲノムから設計する微生物叢の戦略的制御
本研究では、地球上に生息する多様な微生物のゲノム情報を次世代の産業資源として活用するプラットフォームを築きます。大規模１細胞ゲノム解析技術・合成生物学技術・ロボティクスを駆使し、ゲノム情報からプロダクトを持続的に創出する仕組みを創り出します。具体的な活用として、１細胞ゲノムで明らかとなるウイルス-宿主の相互作用関係などにもとづき、微生物叢を自在に操作する革新的微生物制御技術を生み出します。
（川村パネル）
重力波宇宙物理学のための理論開発
重力波の発見によって重力波宇宙物理学が誕生し、これまで全く知らなかったブラックホールや中性子星の姿、これらの合体が引き起こす現象が明らかになりつつあります。私は、重力波天体現象を理解する上で必要な理論の開発を行い、それを観測データに応用することで、地上に存在する重元素の起源、高エネルギージェットの形成機構、宇宙線加速機構、宇宙の膨張率などの未解決問題の解明を目指します。
（塩見（美）パネル）
オートファジーの脂質コード
オートファジーは細胞内の主要な分解システムで、タンパク質、脂質、核酸、オルガネラなどを分解します。その破綻は老化、がん、神経変性疾患と関連します。オートファゴソーム膜の形成と分解のメカニズムは未だ十分に理解されていません。本研究は徹底的な脂質情報解析を通じて、オートファゴソーム膜の構築原理を理解します。また、液胞/リソソームでの脂質分解産物の同定と脂質代謝への影響を明らかにする研究を行います。
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