Nakakuki Laboratory
Kyushu Institute of Technology
研究
分子から生体ネットワークまで ー 生命システムを理解し、制御する
制御理論・数理モデリング・分子コンピューティングを用いて、生体システムの理解と新たな分子情報処理技術の創成を目指しています。
研究のアプローチ
生命現象を、分子・細胞・臓器が相互作用する動的システムとして捉え、制御理論を共通の基盤として研究を進めています。数理モデリングによって生命システムの振る舞いを記述し、そのダイナミクスや制御原理を解析するとともに、得られた知見を新しい分子情報処理システムや生体制御手法の設計へつなげます。
モデリング・解析・設計・制御を軸に、シミュレーション、データ解析、分子実験を組み合わせ、分子から臓器まで異なるスケールの生命システムに共通する原理の理解と、その応用を目指しています。
分子コンピューティング
DNA・RNAによる情報処理で、生命科学の新しい可能性を拓く
DNAやRNAは、遺伝情報を保存するだけでなく、分子同士の結合や反応を利用することで、検出・判断・増幅・記憶・制御といった情報処理を実現できます。私たちは、DNA鎖置換反応などを用いて分子回路を設計し、その動的な振る舞いを数理モデルと実験の両面から解析しています。
目指しているのは、単なる原理実証にとどまりません。分子レベルで情報を処理する仕組みを、高感度診断、バイオセンシング、自律分子システム、分子ロボティクスなどへ発展させ、実際に社会で使える技術につなげることを目指しています。
DNA計算と分子回路 〜 DNA反応で「計算する」システムをつくる
入力された分子情報に応じて演算や判断を行う分子回路を設計します。制御理論を取り入れ、複雑な分子反応を予測・設計できる方法論の構築を進めています。また、DBTLサイクルを支えるデータレイクを整備し、実験データとAIを活用して分子回路の設計・条件最適化を支援するシステムの開発にも取り組んでいます。
システム生物学と制御
分子・細胞・臓器をつなぐ生命ネットワークを数理で読み解く
生命の機能や疾患は、単一の分子や臓器だけで決まるのではなく、分子・細胞・組織・臓器が相互作用することで生じます。私たちは、これらを動的ネットワークとして捉え、数理モデル、シミュレーション、データ解析、制御理論を用いて、その振る舞いや疾患発症のメカニズムを明らかにします。
さらに、病気になる前に現れる微細な変化を捉える超早期診断や、複雑な生体システムを望ましい状態へ導く新しい制御・治療戦略の創出を目指しています。
臓器間ネットワーク 〜 臓器どうしのつながりから、全身の代謝を理解する
肝臓・筋肉・脂肪組織・中枢神経などが情報をやり取りしながら恒常性を維持する仕組みを、数理モデルとして表現します。臓器間の相互作用が代謝や疾患発症にどのように関わるかを、マルチスケールな視点から解析しています。
基礎から応用、そして社会実装へ
原理を理解し、技術を創り、社会へつなぐ。
私たちは、生命システムの基本原理を明らかにする基礎研究から、数理モデルや分子回路の設計、実験・データによる検証、さらに社会で役立つ技術への展開までを一貫して進めています。制御理論、数理モデリング、計算機科学、分子生物学を融合し、理論と実験を往復しながら研究を発展させます。
分子コンピューティングでは、診断・バイオセンシング・自律分子システムなどへの応用を見据え、原理実証にとどまらない社会実装を目指します。システム生物学と制御では、生命システムの理解を、疾患の超早期検出や新しい制御・治療戦略へつなげることを目指しています。
主なプロジェクト・共同研究
研究機関・企業と連携し、基礎研究から社会実装まで幅広く 取り組んでいます。
ムーンショット目標2
病気の超早期予測・予防を目指す大型研究
分子エクスプローラ
分子ロボットの設計・探索を進める研究PJ
PARKS
大学発ディープテックの事業化を支援
明専会
九工大の教育・研究を支援する同窓会組織
科研費
独創的な学術研究を支える競争的研究資金