骨格筋は健康な生活にとって必須の組織です。超高齢社会を迎えた現在、加齢に伴う運動機能の低下が大きな問題となっています。これは骨格筋が使用状況に応じて大きくなったり（筋肥大）、小さくなったり（筋萎縮）することが関係します。また、重篤な症状を引き起こす遺伝性筋疾患では、骨格筋の幹細胞である筋サテライト細胞の機能低下が原因のひとつとして挙げられます。本研究室では、骨格筋再生および筋肥大の分子メカニズムを解明することによって、加齢や筋疾患に伴う筋再生能の低下を克服して、クオリティ・オブ・ライフの向上に貢献することを目指します。

　植物がどのようにして周囲の環境に適応してどのように成長するのか、そのメカニズムに最先端のイメージング、生化学、翻訳調節を含む遺伝子発現解析などで迫ります。
(1)植物の動きと成長メカニズム
　 植物は動かないと思われていますが、実は光や温度などを感じ、活発に動いています。このような動きの制御には微小管による細胞伸長の制御が関わっており、微小管の解析を通して植物の動きを研究します。進化論で有名なダーウィンも挑戦した未解決の謎に迫ります。
(2)植物の環境応答
　植物は芽生えた場所から移動できないため、根を張った場所の環境変化に適応して世代を継ぐ必要があります。特に高温に対して植物がどのように対応しているかを明らかにします。地球温暖化による異常気象が続く現代に必要とされる研究であり、企業との共同研究も視野に入れています。
(3)植物の発生や分化を司るSmall RNAの解析
　 Small RNAは多くの転写因子を制御することで、植物の発生や分化の鍵として働く分子です。植物におけるsmall RNAの機能に関わる多くの因子が同定されていますが、細胞生物学的な知見は多くありません。最先端顕微鏡イメージングを基盤に未知の遺伝子発現メカニズムを解き明かします。

　タンパク質は変性することでことで水溶媒には溶けない不溶性の凝集体になります。変性状態のタンパク質に化学修飾によりカチオンを導入することで、水溶媒に可溶な状態にすることができます。この方法を応用して、主に2つの研究に取り組んでいます。一つ目は変性カチオン化タンパク質が培養動物細胞表面に吸着し、細胞内に取り込まれることを利用したタンパク質の細胞導入技術の開発です（左図）。二つ目は自己免疫疾患で問題となる自己抗体の吸着材開発への応用です。変性状態でカチオン化した抗原タンパク質全体を吸着担体表面に固定することで、様々なエピトープを持つ抗体を吸着することができます（右図）。

　海水不使用による海に依存しない魚類養殖を研究しています。現在までの試験飼育魚種はハイブリッドハタ、ヒラメ、トラフグ、クエ、ニホンウナギ、クロマグロ、シロザケ、クルマエビ、ブラックタイガー、オニテナガエビ等10数種類にのぼります。低コストで環境に優しく安心安全な閉鎖型養殖を目指しており、これらの研究活動は国内のみならず世界から注目されています。

【取得した特許】

● 特許第4665252号　● 特許第4665258号　● 特許第5062550号
● 特許5364874号　　● 特許5487377号　　● 特許5487378号
● 特許6056949号　　● 国際特許（2ヵ国）

【海外協力】

●モンゴル国共同研究（サテライトオフィス2019～）
●酢酸薬注によるオニヒトデの駆除試験（環境省：海外向け駆除マニュアル出版）
●JICAプロジェクト：農村開発部（好適環境水を用いたオニテナガエビの高付加価値淡水養殖試験）2013-2014、タイ国ワライラック大学共同試験（2016～）

　植物は様々な環境条件の変化を感知して対応します。そのメカニズムを遺伝子レベルで解明し、植物組織培養や遺伝子組換えなどの技術を応用すれば、有用な形質をもった植物を育成したり、物理環境や化学物質などによって生育状態を人為的に制御することも可能になります。例えばストレスに応答する遺伝的メカニズムを解明することで植物に予防的にストレス耐性を付与したり、重力や光による成長調節メカニズムを解明すれば宇宙ステーションや植物工場などの人工的環境下で植物の成長を自在にコントロールできます。植物の成長を調節しうる新規の化合物も、まだまだ自然界には埋もれているでしょう。私たちはそういう応用につながる基礎的な研究を行っています。

　瀬戸内海をはじめとする西日本海域をフィールドとして、多環芳香族炭化水素類の動態調査を行っています。また、児島湖汚染のメカニズム解明を最終目的として、児島湖の水質調査や底泥からの有機物・栄養塩類の溶出実験も行っています。また、水生生物を用いた化学物質の性態への影響についても調べています。

　真正粘菌は極度の乾燥条件にさらされても生存可能な多核単細胞生物である。乾燥状態での生存に、酵素タンパク質や生体分子の安定化は必須であり、未知なる生体分子安定機構が機能していると予想される。オミクス解析を通じて乾燥適応機構の全体像を把握し、そこで機能する生体分子安定化機構を解明し、その応用を目指している。

　ヒトの生命科学に関する生体高分子の構造をもとに、その働きを明らかにする研究を行なっています。特にヒトの味覚に関わる分野に注目し、甘いものを「甘い」と感じる仕組みについて研究しています。また、ヒトの味覚を変換するタンパク質の研究も行なっています。ある種のタンパク質はヒトの味覚を変える（例えば酸味を甘味に変える）働きがあります。この仕組みを解き明かすことで、「好ましくない味」を「好ましい味」に変換できるようになるのではないかと考えています。

　自然界から分離された微生物のユニークな機能を明らかにして幅広く産業応用につなげる研究を行っています。一例として、特定の地域環境から取得した発酵微生物を用いて独自性とおいしさを兼ね備えた新規発酵食品を創出する研究があげられます。

　医療の現場で工学的手法を用いた研究が直接できるのは基本的には臨床工学技士だけだと思っています。手術室や集中治療室で使用される医療デバイスに関し、工学的手法を用いた改善・改良を行い、よりよい医療を提案できるような研究を進めたいと考えています。

　心臓手術の際に心臓の代わりに全身に血液を送る装置「人工心肺装置」は定常流が主流です。心機能の低い新生児や小児の場合は、拍動にすることで抹消循環が向上するという報告もあります。しかしその機能・性能を評価するシステムがまだありません。この機能評価のためのシステムの開発を目指します。

　三次元培養により形成された上皮細胞スフェロイドは、ほとんどの細胞が増殖を停止します。我々は人工的な介入により、スフェロイド形成中の細胞増殖や分化誘導をコントロールする研究をおこなっています。また細胞培養技術の標準化を目指し、動画を用いた技術評価システムの開発を進めています。

　ウェルシュ菌(<ｉ>Clostridium perfringens</ｉ>)は、ガス壊疽や食中毒を起こす病原細菌です。α毒素（ホスホリパーゼC）は、ガス壊疽の病原因子として知られています。この毒素遺伝子の発現調節は複雑であることがわかってきています。この遺伝子のプロモーター上流に存在するphased A-tractsがRNAポリメラーゼのαサブユニットC末端ドメインのどのアミノ酸と相互作用しているか示しました。今はこの配列がα毒素産生に影響を与えるか調べています。またウェルシュ菌の付着因子としてフィブロネクチン結合タンパク質と線毛の研究を行っています。近年、自己溶解酵素オートリシンが、フィブロネクチン結合タンパク質の一つであることがわかりました。また共同研究により線毛の構成タンパク質であるCppAの立体構造を決定することができました。

　これまで消化器病専門医として各種消化器内視鏡検査並びにがん薬物療法専門医として各種癌腫の抗癌剤治療に関する臨床および研究に従事しておりました。また、膵Ｂ細胞の再生および増殖の神経因子の役割を研究テーマとしてきました。膵Ｂ細胞の増殖因子としては、多くの遺伝子の関与が指摘されていますが、神経因子が膵Ｂ細胞の増殖の影響を与えているという報告は、私の研究室以外には見当たりません。新たな視点から膵Ｂ細胞の再生および増殖に道を開き、糖尿病患者や膵臓癌患者に福音をもたらしたいと考えております。

　タンパク質は立体構造を形成することでその機能を発揮します。立体構造を形成するために必要なものとして分子シャペロンが知られています。我々は分子シャペロンとして知られている熱ショックタンパク質に焦点を当て、脳において果たす役割について調べています。その過程で、熱ショックタンパク質がうつ病症状と関係することを明らかにしました。現在、この研究を発展させるべく、うつ病とタンパク質の折りたたみ異常（ミスフォールディング）の関係性について研究を行なっています。
　また、熱ショックタンパク質発現が記憶や感覚に与える影響や、鼻炎などのアレルギーに与える影響についても研究を行なっています。

(1)知覚神経に含まれるカルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP）神経の伸長作用について、主にレニン・アンジオテンシン系に注目しています。
　動物から脊髄後根神経節を摘出し、初代培養細胞を行い、神経の伸びについて染色・Western blotting法を用いて検討を行っています。
(2)恐怖記憶の固定と消去の機序について、マウスに電気刺激を与えて調べています。災害などで受けた心的外傷後ストレスを軽減させる脳内メカニズムにおける研究を行っています。
(3)ストレスをマウスに負荷し、うつ様状態にしたマウスの脳内タンパク質について解析をします。

(1)医療の現場では除細動器やAED、電気メスといった電気を利用した医療機器が数多く使われています。これらの機器は適切に使用されなければ感電や熱傷事故の原因となります。そこで、本研究では不適切な使用をした場合にどのような電気的危険があるかについて調べています。

(2)血液浄化療法においては非侵襲的に患者様の情報を得ることが重要となります。化学発光を利用した尿素センサなどのセンサ開発・改良を行っています。

(3)臨床工学技士の養成を行う上では、様々な実習を行う必要がありますが、実際の患者様を相手にするわけにはいきません。そこで、生体の代わりになるような実習用教育教材の開発を行っています。また、一般市民向けの一次救命講習会などで利用できる教育ツールの開発も行っています。

　マイクロバブルは、気泡が長時間安定して存在し、液中で収縮・消滅（圧壊）して気体の過飽和溶液が製作できるほか、ヒドロキシフリーラジカルが発生するという特徴を持つ。
　一方、医療現場では、呼吸循環管理は最優先重要事項のものとして酸素投与や輸液ルートの確保が日常的に行われている。
　そこでマイクロバブルの圧壊現象という性質に着目し、酸素過飽和輸液剤を製作し血液を直接酸素化出来れば、呼吸循環管理を一度に同時に行うことができ、様々な場面で広く一般的な治療に用いられるのではないかと考えた。通常、血液に気泡が混入すると血栓が形成され、血栓塞栓症（心、肺、脳などの梗塞）を起こし危険である。ところが、人工心肺装置の血栓除去フィルター（20-40㎛）を容易に通過できるような微細酸素マイクロバブルであれば、マイクロバブルの性質により自然に収縮消滅（圧壊）してしまうため、理論上血栓症のリスクは小さく安全であると考えられる。
　過去、直径10 µm以下の酸素マイクロバブル溶液を作製し血液を直接酸素化出来ることを示した。さらに、加圧ノズルと超音波を組み合わせることにより、より微細な直径1.5 µm以下の酸素ファインマイクロバブル生理食塩水を作製し、輸液剤としての可能性と有用性を示した。
　用途としては、心肺停止などの救急現場、低酸素血症（肺炎や呼吸不全、心疾患）、虚血性疾患（心筋／脳梗塞etc.）などへの応用が期待される。また一般的に、抗癌剤や放射線は高酸素状態にすると癌細胞アポトーシスが誘導され抗腫瘍効果が増強することが知られている。酸素過飽和輸液剤を抗癌剤と併用すれば、副作用の強い抗癌剤の減量が期待できるほか、感染症（敗血症）においても抗生剤の減量などが期待される。

●創薬・疾患分子探索
　血液中には約3,000種類の血漿タンパクがありますが、その中で血液製剤として使われているのは20種類未満です。
　そこで、データサイエンス×ゲノム編集（CRISPR）×ゼブラフィッシュを使って新しい血液製剤の開発を目標にしています。特に、神経難病と先天性心疾患合併症をターゲットにしています。

●医療用コーティング開発
　医療現場では様々なデバイスが使われており（人工血管、カテーテルなど）、高度な抗菌性・生体適合性が求められます。
　長期使用時の安全性向上だけでなく、組織再生を誘導するデバイス表面改変、生体内分子のリアルタイムセンシングを指向した新規バイオセンサー開発も視野に入れ、独自特許技術（Diamond-like carbon）の応用を進めています。

●就農者の健康・安全管理
　公衆衛生課題の一つとして就農者の死亡事故があげられます（全産業の10倍）。
　現在、長期健康管理と事故予防にフォーカスし、産学官連携によるデータ駆動型研究、およびバイオデザイン型手法の組み合わせで挑んでいます。

　細菌によって引き起こされる【感染症】は、まず、宿主への細菌の付着（結合）から始まります。私たちは、創感染を引き起こす病原細菌の１つであるウェルシュ菌をモデルとし、以下の観点から宿主-細菌（病原体）相互関係について研究をすすめています。

①ウェルシュ菌が有するフィブロネクチン結合タンパク質（Fbps）とフィブロネクチンの相互作用
②デルマトポンチン（DPT）誘発フィブロネクチン線維化に対するFbpsの影響
③Fbpsのペプチドグリカン加水分解酵素としての機能
④Fbpsが創傷治癒に及ぼす影響

　患者さんが安心して治療を受けるために必要な『情報を集めるセンサー』の開発を行っています。
　例えば、肺疾患を持つ患者さんが在宅で用いる人工呼吸器は、生活に不可欠な医療機器です。その人工呼吸器を用い患者さんに対してより安心した治療が提供できるように、自由な発想でセンサーの開発を行っています。