単離したマウス肺胞幹細胞から作る肺胞オルガノイドと、ES/iPS細胞から作成した気管間充織オルガノイドの研究に取り組む。肺胞オルガノイドを用いて、組織幹細胞のStemnessとその不均質性の研究、および疾患モデルの研究を行う。気管間充織オルガノイドを用いて、３次元の軟骨組織構造を誘導する培養法の開発と気管軟骨のパターニング機構の研究を行う。

我々は3次元組織の4D計測データを元に、全体形状の変形動態と個別の細胞動態を定量的に解析する技術を有している。本研究プロジェクトでは、ヒトiPS細胞から腎臓オルガノイドが形成される過程とマウス胚腎臓発生過程における、ネフロンの自己組織化機構を研究する。特に、現段階では不完全な形態をとるオルガノイド内での動態が正常発生とどう違うかをクリアにすることで、オルガノイド成熟への手がかりを提供することを目指す。この研究は高里チームとの共同で行われる。

ヒトiPS細胞を用いて、腎臓や膀胱を含む下部尿路系を構築することを目指す。そのために、中胚葉細胞分化及び内胚葉由来の腸管形成におけるパターニングの制御機構を解明し、その制御方法を開発する。また、組織の血管化機構について調べ、その知見を、作製した3次元器官を維持培養する技術開発に利用する。オルガノイドを用いて腎生理機能をin vitroで再現し、それを検出するための研究も行う。

自己組織化による器官原基、オルガノイドの新規誘導方法の開発としてDirect Reprograming Organogenesisという新たな概念の構築に向けて研究開発を進める。また器官の形態形成、なかでも生後、形態変化が定期的に誘導される毛包について形態形成の分子メカニズムを解明する。さらに器官原基、並びにいまだミニ器官であるオルガノイドを移植可能なシステムに育成すると共に、器官固有の細胞、血管配置を解析し、器官デザインを基に、三次元立体器官の構築を目指す。

マイクロデバイス技術を駆使したオルガノイド研究ツールを開発する。オルガノイド研究において、現在課題となっている、灌流培養系との統合や3次元形状の制御法などの開発に取り組む。さらに、それらの機能を付加した後に、他のメンバーが扱っている様々なオルガノイドを用いて、オルガノイドがどのように発生、成熟するか検討する。

三次元培養環境における初期細胞集団形状および因子勾配ダイナミック制御可能な実験プラットフォームの構築を目指す。Cube型の培養器内で微細加工技術を用いて、ゲル内において細胞を任意形状に配列し、さらにCubeをマイクロ流体チップと統合し因子勾配制御することで、軸形成に必要な情報を与えるための実験系を構築する。構築したプラットフォームを用いて森本チームと共同で気管軟骨のパターニング機構の研究を行う。

ヒトiPS細胞を用いて、腎臓や膀胱を含む下部尿路系を構築することを目指す。そのために、中胚葉細胞分化及び内胚葉由来の腸管形成におけるパターニングの制御機構を解明し、その制御方法を開発する。また、組織の血管化機構について調べ、その知見を、作製した3次元器官を維持培養する技術開発に利用する。オルガノイドを用いて腎生理機能をin vitroで再現し、それを検出するための研究も行う。

自己組織化による器官原基、オルガノイドの新規誘導方法の開発としてDirect Reprograming Organogenesisという新たな概念の構築に向けて研究開発を進める。また器官の形態形成、なかでも生後、形態変化が定期的に誘導される毛包について形態形成の分子メカニズムを解明する。さらに器官原基、並びにいまだミニ器官であるオルガノイドを移植可能なシステムに育成すると共に、器官固有の細胞、血管配置を解析し、器官デザインを基に、三次元立体器官の構築を目指す。

微小流体デバイス内に血管網を作製する技術を応用して、ヒトiPS細胞から作製した各種オルガノイドと血管網を共培養するアッセイ系を構築する。これにより、in vivoへのオルガノイドの移植実験をin vitroで再現できるため、組織の血管化機構についてオンチップで調べるためのアッセイ系が確立する。さらに、灌流培養等によりオルガノイドの成熟化を達成することで、創薬スクリーニングなどへの応用を目指す。

単離したマウス肺胞幹細胞から作る肺胞オルガノイドと、ES/iPS細胞から作成した気管間充織オルガノイドの研究に取り組む。肺胞オルガノイドを用いて、組織幹細胞のStemnessとその不均質性の研究、および疾患モデルの研究を行う。気管間充織オルガノイドを用いて、３次元の軟骨組織構造を誘導する培養法の開発と気管軟骨のパターニング機構の研究を行う。

網膜疾患患者の治療を目指し、ヒトiPS細胞から作った網膜組織（網膜色素上皮や視細胞）の移植や、遺伝子治療の研究に取り組んでいる。そのために必要となるiPS細胞や網膜組織の品質管理や培養法の改良を行っている。また高度な技術を持つ、限られた研究員に依存している高品質な細胞の作製を安定的に行えるようにするため、ヒト型汎用ロボット（マホロ）とAIを組み合わせた技術を開発している。

ヒト脳を科学的に理解するためのオルガノイドの活用を掲げ、「多細胞が自己組織的に脳を創り出す過程を再現し、これを操作することで脳機能を理解する」ための技術革新を目指す。非神経細胞のアセンブルによる組織構築・機能の成熟、異なる脳領域組織の共培養による解剖学的・機能的神経ネットワーク形成を行う。大脳小脳連関系、運動系、視覚系の再現を目指し、脳機能の理解と疾患研究の基盤技術に活用する。

プロジェクトメンバーからの依頼に応じてヒトiPSおよびヒトES細胞への遺伝子改変を行い、本プロジェクトをサポートする。遺伝子改変したヒトiPS/ES細胞は、各研究課題でオルガノイド作製に利用されるため、高い未分化、多分化能を維持した培養法の確立や遺伝子導入方法の最適化を通した遺伝子改変細胞作製の効率化を図る。

網膜疾患患者の治療を目指し、ヒトiPS細胞から作った網膜組織（網膜色素上皮や視細胞）の移植や、遺伝子治療の研究に取り組んでいる。そのために必要となるiPS細胞や網膜組織の品質管理や培養法の改良を行っている。また高度な技術を持つ、限られた研究員に依存している高品質な細胞の作製を安定的に行えるようにするため、ヒト型汎用ロボット（マホロ）とAIを組み合わせた技術を開発している。