Research
研究内容
Vision
研究室のビジョン
私たちの体を作る数十兆個もの細胞は、常に外からの「力（機械的刺激）」にさらされ、また自らも力を生み出しています。近年、この「物理的な力」が細胞の生存、分化、動態制御、がん化などの病態を制御する重要なシグナルであることが分かってきました。
当研究室では、細胞を包む「細胞膜の物理特性（膜張力）」に焦点を当て、最先端の計測技術と生物学を融合させた「メカノバイオロジー」という新しい視点から、未解明の生命現象の謎を解き明かし、全く新しいメカニズムの創薬（メカノバイオロジー創薬）へ応用することを目指しています。
Concept
膜張力制御による
物理的治療アプローチ
従来の抗がん剤による化学的なアプローチとは異なり、当研究室では細胞の物理的な特性である「細胞膜張力」をコントロールする画期的な研究を進めています。
浸潤や転移を繰り返す「悪性がん細胞」は、特有の異常な力学シグナルを発しています。これに対して、独自の膜張力操作（物理的治療アプローチ）を施すことで、がん細胞の異常な増殖や運動能をリセットし、病態を劇的に改善・抑制できることが明らかになってきました。
この「物理因子をターゲットにした次世代創薬」は、従来薬の効きにくい難治性疾患に対する全く新しい治療戦略となる可能性を秘めています。
Platform
3つの独自プラットフォーム
私たちは、複雑な生体膜の物理現象を解き明かすため、独自の「見る」「測る」「操る」最先端テクノロジー基盤を開発・駆使して研究を展開しています。
見る 膜張力の可視化
高感度膜張力マーカーを用いて細胞膜にかかる力の動態を精緻にイメージングし、細胞の動的形態・運動制御との相関を検証します。
測る 膜張力の定量
光ピンセットをはじめとするナノスケールの物理計測技術により、細胞膜の物理的な硬さや張力を絶対値として定量評価します。
操る 膜張力の操作
人工遺伝子や新規化合物を用いて、細胞膜の張力を意図的にコントロールし、それによる細胞挙動の変化を検証します。
Core Projects
主要研究プロジェクト
私たちは、独自に開発した高度な技術プラットフォームをベースに、基礎研究から疾患治療への橋渡しまで、以下のような研究プロジェクトを有機的に連携させて推進しています。
がん細胞の悪性化と細胞膜メカニクス
正常細胞と比較して、浸潤・転移能を持つタイプの悪性がん細胞は高度な柔軟性を獲得していることが知られています。私たちは、がんの悪性化に伴い細胞膜にかかる張力が顕著に低下していること、これを人為的に増強することでがん細胞の増殖・転移能を物理的に押さえこめることを見出しました。
- ・ がん細胞の浸潤・転移現象の膜力学的理解
- ・ 細胞膜の張力と形状制御によるがん幹細胞性の獲得機構
- ・ がん免疫回避の膜力学と治療改善に向けた基礎研究
細胞融合の力学制御と骨代謝疾患
骨の代謝を担う「破骨細胞」は、複数の前駆細胞が合体（細胞融合）して巨大化することで初めて正常に機能します。この融合の瞬間、細胞膜にかかる力のダイナミックな変化が、融合プロセスそのものを精緻にトリガーしていることを見出しました。
- ・ 破骨細胞融合における膜張力動態性ライブイメージング
- ・ 融合に関わるメカノセンサー分子の特定
- ・ 骨代謝疾患モデルを用いた治療効果の検証
膜張力をターゲットとした次世代創薬
細胞膜の物理的な特性（膜張力）の異常は、多くの難治性疾患と密接に関わっています。私たちは、機械学習（AI）を用いたハイスループットスクリーニング技術を活用し、膜張力を特異的に制御できる新規の候補化合物（創薬種）の同定を進めています。
- ・ AI・機械学習を用いた膜張力制御分子の探索
- ・ 高感度ケミカルスクリーニング系の構築
- ・ 新規メカノ創薬因子の作用機序の解明
メカノバイオロジーを支える普遍的基盤理論の構築
細胞が力を感じて応答する仕組み（メカノトランスダクション）は、高度に複雑です。私たちは、生物学的なアプローチにとどまらず、物理学やシミュレーション工学、先端ナノ計測技術を融合させ、細胞の形態形成、運命決定、組織構築を司る「力の普遍的な原理」の体系化に挑んでいます。
- ・ 光ピンセットや超解像顕微鏡によるナノ力学計測
- ・ 生体膜物理特性の数理モデル化とシミュレーション
- ・ 異分野融合による新たなメカノバイオロジー理論の開拓