研究体制

創発研究者(2021年度採択)

か行

垣内 伸之

水島パネル

細胞の個体内進化の解析
多細胞生物であるヒトの体内で細胞は、生涯を通じてゲノム・エピゲノム変異を獲得し続け、置かれた環境に適応し、自然選択されます。この細胞の進化のパターンは生活習慣や慢性疾患などによって変化することがわかってきました。本研究は、様々な臓器を構成する細胞のゲノム・エピゲノム異常を解析し、疾患に特徴的な細胞の個体内進化を明らかにすることにより、疾患の原因を究明し、治療応用可能な知見の確立を目指します。

風間 慎吾

川村パネル

極低放射能技術で解明する宇宙暗黒物質の謎
暗黒物質は、宇宙の物質の80%以上を占めることが判明していますが、その性質は未知のままです。本研究の目的は、この未知の物質、暗黒物質を発見しその正体を解明することにあります。暗黒物質の確かな発見には、偽の暗黒物質信号となる背景事象の徹底的な排除が不可欠であり、本研究ではこの実現に向けて新たな極低放射能技術(石英製低温真空容器、ハイブリッド型光検出器、トリチウム吸着材・定量法)の開発を行い、暗黒物質探索の高感度化を行います。

樫村 博基

川村パネル

「地球」流体力学から惑星流体力学へ
大気と海洋の流れは、ともに地球の自転と重力の影響を強く受けています。そのような流れを対象として「地球流体力学」が体系化され発展してきました。ところが従来の「地球流体力学」は、近年新たに発見された金星や火星の大気現象を上手く説明できていません。本研究は、これらの惑星大気現象も含めて統一的に説明する「惑星流体力学」を体系化します。これは、惑星気象予報や気候改変といった将来技術の基盤的学問になります。

片山 哲郎

北川パネル

光励起を伴わない超高速化学反応計測装置の開発
化学者の共通の夢は思いの通りの分子を合成することで、この夢の実現が化学者にとって究極の破壊的イノベーションです。このシーズとなりうる技術はあらゆる合成反応を計測する装置です。この装置を開発するために、私は時間分解分光でノーリッシュ、ポーター教授らの報文以降70年間誰も崩せなかったバイアスである「光や電子パルスを用いた反応トリガーが超高速化学反応計測には必要という常識」を破壊します。本研究ではポンプ・プローブ法と単一分子光子統計の概念を組み合わせた新規超高速反応計測装置を開発します。

勝田 陽介

伊丹/福島パネル

新しい機序で作用する核酸医薬の開発
RNAは複雑な構造を形成することで様々な機能を発現します。私はこの点に着目し、人工的に特殊な構造の形成を強制的に誘導し、新しい生命現象を生み出す研究を進めようと思っています。この研究を進めて、今まで治療法がなかった病気の医薬品開発への応用や生体内反応の分析ツールへと発展させたいと思っています。

加藤 豪司

阿部パネル

GAS細胞を起点とする魚類独自の鰓粘膜免疫機構
魚類は獲得免疫系を有する進化的に最も下等な動物です。リンパ節がなく、抗体のクラススイッチ機構も持たない魚類ですが、地上よりも圧倒的に病原体の多い水中に生息しています。私たちは、魚類の鰓で病原体の認識と免疫応答の誘導を同時に行う鰓上皮抗原取込(GAS)細胞を発見しました。本研究ではGAS細胞に着目し、病原体の多い水中に適応した魚類独自の鰓粘膜免疫機構を解明し、水産用ワクチン技術への応用を目指します。

加藤 節

阿部パネル

無秩序な細胞死の機構解明と制御
細胞の死は、細胞が生命を維持する能力に限界があることを示しています。この研究では様々な条件での微生物の死過程を1細胞レベルで観察し、多様で無秩序な死過程の共通点を整理して死の基本原理を解明することを目指します。その過程で細胞の脆弱点を特定し、その克服により応用微生物学、医学的な応用展開に繋げます。得られる成果は低炭素社会実現や人の健康促進に貢献し、持続可能で健康な社会の実現に役立つと考えられます。

加藤 大輔

合田パネル

髄鞘がもつ多面的機能の理解に基づく神経精神疾患の病態解明
脳は灰白質と白質で構成され、これまで神経細胞がある灰白質が記憶に重要とされてきました。しかしながら近年、脳の領域を結ぶケーブルとして情報伝達をする白質が注目されています。白質の髄鞘は神経細胞が活動する時間のばらつきを検知・制御し、記憶に関与します。では、髄鞘はどうやってこの時間のばらつきを検知するのでしょうか?本研究は革新的技術によりこの問いに答え、髄鞘の制御不全が認知機能障害を起こすという仮説を実証します。

金子 奈穂子

合田パネル

成体新生ニューロンの環境適応的な分化制御と再生
成熟した脳内でも、脳室下帯と呼ばれる領域では神経細胞(ニューロン)が産生されており、傷害部に移動して組織再生に貢献しますが、そのメカニズムの多くは未解明です。私は、脳梗塞後の脳内で新生ニューロンが分化方向や機能を変化させて神経機能の再生する、新生ニューロンを基軸とした神経再生機構の存在を明らかにすると共に、このシステムを応用して脳の再生促進に取り組みます。

上川内 あづさ

合田パネル

昆虫の求愛コミュニケーションを担う聴覚機構の解明と制御
ショウジョウバエと蚊の聴覚機構を並行して解析することで、昆虫の求愛コミュニケーションを担う音の認識から評価に至る神経機構の解明に挑みます。分子遺伝学的手法が発達したショウジョウバエを使った解析からは、聴覚システムの基本的な動作原理を理解します。病気を媒介することで世界規模の災厄をもたらす「蚊」を用いた解析からは、聴覚を介した蚊の配偶行動の成立原理を解明し、音を使った繁殖制御法の開発につなげます。

茅原 栄一

伊丹/福島パネル

全共役型環状高分子の化学の開拓
合成高分子は、現代社会を支える基盤材料であり、持続可能な社会の実現に向けて更なる機能の向上が求められています。本研究では、従来の線状構造を持つ高分子とは異なる、環状高分子に着目します。構造の制御された、全共役型構造を持つ新しい環状高分子を自在に設計、合成できる方法を開発するとともに、その高分子のトポロジーとπ電子系に由来する物性解明、機能開拓を通して、環状π共役高分子を鍵とする次世代高分子材料創製を行います。

香山 尚子

水島パネル

腸管における間葉系細胞を中心とした細胞間相互作用の包括的理解
小腸や大腸では、上皮細胞・免疫細胞・腸内細菌がお互いを認識・制御し合うことで健康な腸の状態が保たれいていると考えられています。しかし、3者の研究が進んだ現在でも、多くの消化管疾患の発症原因は解明されていません。本研究では、腸に豊富に存在する間葉系ストローマ細胞を中心に据えた腸内細菌・上皮細胞・免疫細胞により形成される「異種細胞間相互作用」を理解し、その異常が腸管組織におよぼす影響を明らかにします。

川口 綾乃

水島パネル

上皮構造からの細胞離脱による器官形成制御
体を構成する各器官が適切な機能を発揮するためには、各器官が作られる発生過程で細胞たちが適切な位置に移動し配置されることが重要です。本研究では、脳の発生を主要なモデルとして、上皮構造から細胞が離脱し移動していく際に働く実行役分子に注目し、この仕組みを明らかにします。得られた成果を利用して、人工的に細胞を動かし、器官形成を制御する技術を得ることを目指します。

川崎 瑛生

量子測定を用いた精密分光の高精度化とその応用
近年発展の著しい量子技術、特に原子1つ1つをコントロールする技術や原子同士を相関させる技術を用いて精密分光のさらなる高精度化を目指します。このためにイッテルビウムの未観測の遷移を観測して分析し、量子技術を用いた測定を利用して暗黒物質の候補にもなる未知の粒子の探索、原子時計の高精度化などの応用を目指します。この実験系は中性原子を用いた量子コンピュータの実現にも寄与します。

川﨑 猛史

川村パネル

多様な非晶性固体の構造抽出スキームの開発
本研究では、物理学と情報科学の知見を融合し、非晶性固体(広い意味でのガラス)に適用可能な、新たな構造解析スキームを開発します。これにより、多様な非晶性固体における、不均一な粒子運動を支配する特徴構造を抽出し、これらを記述する秩序変数を数学的に同定します。更に、本スキームを発展させ、ガラス転移現象の解明、細胞動態予測、機能材料設計、地震予知の実現を目指し、基礎から応用へと幅広く研究を展開します。

甘蔗 寂樹

吉田パネル

磁気モーメント変化による排冷熱からの環境発電技術の創生
光や振動、電磁波、熱といった身の回りにあるわずかなエネルギーから電気を得る環境発電技術が注目されています。本研究では、磁性体に熱を加えることにより生じる変化を用いて、社会から排出される常温よりもわずかに温度の低い熱から高効率かつ高出力に発電できる環境発電技術の構築を目指します。この技術を用いることで、未利用エネルギーの有効活用を促進し、社会全体におけるエネルギーのスマート化の実現に貢献します。

岸 哲史

田中パネル)※研究開始の猶予制度を利用中

睡眠ダイナミクスの人工的操作によるヒト睡眠能力の拡張
睡眠は人々の心身の健康の基盤を成す重要な生命現象であり、良質な睡眠を如何に獲得するかは現代社会の本質的な課題です。本研究では、私自身のこれまでの研究成果を基礎として、ヒト睡眠ダイナミクスの人工的操作を実現する基盤技術を開発します。睡眠中の脳の状態遷移現象を制御することにより、睡眠薬に頼らない新たな睡眠改善手法を提案するとともに、脳・精神・身体機能の回復・改善・向上を促すヒト睡眠能力の拡張に資する技術開発を目指します。

北嶋 俊輔

水島パネル

内在性二本鎖RNA産生機構の解明およびがん免疫療法への応用
免疫チェックポイント阻害薬はがん治療に革命をもたらしましたが、一部のがん患者にしか奏功しません。しかし、がん細胞内に二本鎖のRNAを発生させることで抗ウイルス応答を活性化させ、免疫細胞のがんに対する免疫応答を誘導することができます。細胞内で二本鎖RNAが発生する分子機構は未解明な点が多く、それらを解き明かし薬剤により制御することで、免疫チェックポイント阻害薬に対する治療抵抗性の克服を目指します。

木塚 康彦

水島パネル

N型糖鎖の分岐形成機構の解明と制御
本研究では、タンパク質に結合する糖鎖が細胞の中で作られる仕組みを明らかにします。ヒトのタンパク質は、その半分以上が糖鎖と結合しており、糖鎖の形はタンパク質毎に異なります。そしてタンパク質の上の糖鎖の形の変化は、がんやアルツハイマー病など様々な疾患に関わることがわかっています。本研究では、生化学的手法を用いて、タンパク質に固有の糖鎖ができる仕組みを解明し、それを制御する手法を開発します。

木戸屋 浩康

水島パネル)※研究開始の猶予制度を利用中

血管機能の概念を革新するアンジオクライン血管学の創出
本研究では、従来の「輸送路」を対象とした血管研究から脱却し、アンジオクラインファクターの産生により「組織の司令塔」として働く血管の新たな側面を明らかにします。病態進展や発生過程など生体環境が劇的に変動する局面においては、アンジオクラインファクターの産生パターンの切り替えスイッチが起きます。本研究では、この「アンジオクラインスイッチ」の実態を解明することで、組織微小環境の革新的な統御法の開発を目指します。

木村 里子

水中音響リモートセンシングで駆動するアジア沿岸生態系の生態解明と環境影響評価
水中で発生する音を低周波から高周波まで広帯域に遠隔観測(水中リモートセンシング)することで、小型鯨類スナメリやテッポウエビ等の生物が発する音、船等の人工騒音を抽出・解析するプラットフォーム構築を目指します。国内外のフィールドで長期・広域観測し、スナメリの騒音応答を定量化します。水中生物音響学分野を勃興することでアジア水圏生態系の生態解明と環境影響評価を駆動させ、海洋騒音問題の解決を図ります。

木村 哲也

天谷パネル

マクロファージは肥満症から世界を救う
肥満症は糖尿病・高血圧症・脳卒中・心筋梗塞など様々な疾患を起こします。肥満症のため多くの人の命と健康が失われ、肥満による経済的損失は世界で毎年200兆円に及びます。肥満者は今後さらに増え、世界人口の半数がBMI 25を超えると予測されています。本研究では、免疫系と代謝系の相互作用から肥満にアプローチします。これまで知られていない脂質代謝調節機構を解明し、肥満症の新しい治療薬を生み出すことが目標です。

木村 航

天谷パネル

心筋の代謝と再生をつなぐメカニズムの解明
われわれ哺乳類では、新生仔期には多くの心筋細胞に細胞分裂能があり、かつ心筋再生能がある一方で、生後間もなくほとんどの心筋細胞は細胞分裂を停止し、心筋再生能も失われます。私はこれまでの研究で、出生後の心筋細胞の細胞分裂の停止においてミトコンドリア代謝が重要な役割を担うことを示しました。そこで本研究では心筋細胞の代謝の制御を介して成体での心筋細胞増殖を誘導し、損傷心筋を再生させることを目指します。

桐谷 乃輔

井村パネル

電子/量子物質における散逸的機能化の探求
生体組織は秩序だった無数の細胞の集まりで構成され、高度な身体機能を維持している。細胞は化学物質が高密度に充填された物質システムであり、非平衡開放系(散逸系)に源を持つ。本研究では、電子材料やデバイスを非平衡環境下で扱い、細胞が示す動的な過程を取り込んで、自発性を示す物質デバイス科学を拓くことを目的とする。自発的変化や空間内の移動を示す機能的な組織-人工生物とも言うべき物質システムへの道筋を拓く。

久住 亮介

阿部パネル

三次元磁場配向NMRによるセルロース生合成機構の全容解明
天然セルロース繊維の持続可能な生産・供給を支える新たな仕組みが求められています。本研究では、三次元磁場配向を通じて微粒子の精密な構造・動態解析が可能な「MOMS-NMR法」を駆使し、天然セルロース産生微生物のセルロース生合成機構を“生きた状態”で解析して、天然繊維の人工合成系の構築につながる“生きた知”を獲得します。他の多糖産生系・生物系へと展開し、種々の“生きた生命現象”の理解にも貢献します。

黒田 剛史

川村パネル

火星における天気予報の実現と水環境マップの構築
火星には全球規模の砂嵐や二酸化炭素の降雪といった、地球にはない気象現象が存在します。本研究では全球からサブキロメートルまでのスケール間結合モデリングにより火星砂嵐発生の経年変動性に迫り、水循環過程も含めた火星気象プロセスの理解と世界初の火星天気予報実証に挑みます。さらに本研究で得られる知見を土台に、初期の太陽系惑星や未知の惑星の気象・気候予測を可能にする「汎惑星気象・気候学」の確立を目指します。

小泉 直也

八木パネル

時空自在計算による究極のディスプレイの設計手法
未来のディスプレイを、物理法則に従ったコンピュータグラフィックを用いて設計し、バーチャルリアリティ空間で⼼理物理実験による評価をすることで、ディスプレイの理想の形を追求する研究です。実際に装置を作るのではなく、物理特性に基づく計算によって、ディスプレイの理想をトップダウン的に考え、将来実現するべき究極のディスプレイを明らかにします。

小嶋 良輔

塩見パネル

合成生物学的手法による細胞外小胞の包括的理解と発展的利用
細胞外小胞(EV)の体内動態がどのように制御されているかを理解し、さらにこれを自在に操作することが可能になれば、基礎・応用の両面から多大なインパクトを与えることが可能になると期待されます。また、EVを利用した次世代医療技術を創出するには、EVに搭載する内包物のバラエティの充実と、その搭載効率・送達効率の最大化を図ることも重要です。私は、これらの点において新たな技術革新をもたらす創発的研究の遂行を目指します。

小槻 峻司

堀パネル)※研究開始の猶予制度を利用中

計算科学と水災害伝承の融合による未曽有災害の予見
近代科学観測や物理モデルを用いた現在の洪水・氾濫防災計画は、過去50年程度の観測に基づく推定であり、再現期間が100年を超える未曾有災害を想定できない可能性があります。本研究は、未活用の災害伝承ビッグデータと古気候に基づく数値計算を融合し、過去の激甚災害まで考慮した防災計画を実現し国土強靭化に貢献すると共に、伝承を数値計算でビッグデータ化する「数値計算・社会科学」分野を創成します。

小林 玄器

ヒドリドイオン導電性材料の開拓と新規イオニクスデバイスの創製
ヒドリドイオン(H–)は高速イオン拡散に適した一価のイオンでありながら、プロトン(H+)との間で二電子反応(H– ⇄ H+ + 2e–)が可能です。H–を電荷担体として活用することで、蓄電では高エネルギー密度化、燃料電池では過電圧の低下、物質変換では反応効率の向上など、多様な効果が期待できます。私は、H–導電性の電極、電解質材料を開拓し、水素の電荷自由度を活用した新たなイオニクスデバイスの創出を目指します。

小林 博樹

石塚パネル

野生動物間情報通信網による高線量地帯の生態調査
私は社会的に貴重な情報である被曝地域等の音響生態学(サウンドスケープ)のフィールド調査において、AIを用いたデータ解析や野生動物間情報通信網による広域線量計測機構の実現となる研究活動を行います。具体的には実際に生息する野生動物を用いたセンサーネットワーク実験を試みます。そして解析精度の向上のため愛好家の活動を利活用したAI用教師データの生成を行います。この研究により高線量地帯に生息する鶯の鳴き声の長期変化の可視化を達成します。

小森 祥央

川村パネル

超伝導マルチフェロイクスによる超省電力メモリの創製
超伝導マルチフェロイクスという新しい分野の開拓により、超省電力磁気メモリの作製を試みます。具体的には、超伝導体/強磁性体界面の電子間相互作用を強誘電体を用いて電圧制御することで、超伝導の凝縮エネルギーを発熱ゼロの電荷輸送だけでなく、スピン角運動量の輸送および強磁性体の磁化制御にも活用し、発熱を伴う電流・磁場の印加が不要な超伝導のポテンシャルを最大限に生かした超伝導磁気メモリを作製します。

小薮 大輔

Morpho-informaticsで切り拓く身体構築のプレシジョン・メディスン
地球上の様々な哺乳類種の胚・胎子を蒐集して史上最大のコレクションを構築し、全身の三次元形態形成、遺伝子発現動態、代謝産物動態といった経時的多次元ビッグデータの包括的解析から、全哺乳類を貫く胎子期における身体構築の基本原理と逸脱的形態創出のロジックを解明します。解剖学とバイオインフォマティクスを融合させた新領域Morpho-informaticsを創成するとともに、博物学標本を未来へと継承し、その成果を基盤に身体構築の予測と制御を可能とする、身体構築のプレシジョン・メディスン(精密医療)の実現に貢献します。

小山 翔一

八木パネル

音の空間的制御とその応用展開
複数のスピーカを用いて音を空間的に制御する技術を実現します。このような技術により、3次元空間の領域的な騒音を抑圧する、あるいは音を局所的な領域のみで再生する、といったことが可能となり、日常生活や高雑音の環境下において、静音化や音のゾーニングなどに応用可能です。従来は広い領域の音の制御は困難とされてきましたが、音としての特性を陽に取り入れた新たな信号処理・機械学習技術によってこれを実現します。

KONG LINGBING

伊丹/福島パネル

A Novel Strategy to Discover Rare Sugar Oligosaccharides' Potentials in Immunological Applications
生体分子複合体は、様々な病原体に対する免疫誘導因子として医療現場への適用が検討され始めています。オックスフォード大学・香川大学での抗菌誘導に関する研究成果を基に、本研究では免疫学的応用に向けた様々な病原菌標識に用いる希少糖オリゴ糖を含む多機能生体分子を作成します。これらの生体分子は、病原体のみが持つ酵素による活性化で標的細胞の膜に沈着され、このタグ付けされた細胞を除去する手法の確立を目指します。

近藤 智恵子

吉田パネル

温暖化係数が極めて小さいエネルギー輸送媒体設計
食品加工や生体試料保存、液体燃料輸送など、低温機器の用途と使用温度範囲が拡大していますが、封入されている作動流体が地球温暖化へ大きく影響することが問題となっています。大気漏洩後に分解しやすい物質の採用が検討されていますが、-40℃を下回る低温では候補物質の数が少ないうえ、物性測定も困難です。そこで分子構造から必要な物性値を予測する手法を確立し、将来的には作動流体の分子設計を可能にすることを目指します。

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