鵜殿寛岳の細胞図

生命体の基本単位である細胞の構造と物理的なダイナミクスを「作る」研究をしています．

I am working on 'create' cell-like dynamic systems.

生物学，医学研究は主に，仮説の設定と検証を通じて，特定の化学反応を特定の機能にマッピングすることに心血を注いできました．たしかに，この伝統的な科学的アプローチは，人類に多大な功績を残してきました．しかし，まだまだ生命活動の詳細なメカニズムの解明や難病の治療方法の確立など，課題はたくさん残されています．

Many-year efforts of researchers in biology and medicine have made breathtaking progress that has advanced our frontier and understanding of biological systems through hypothesis definition and its validation, a traditional  scientific approach. However, there remains a pile of challenges about elucidating detailed mechanism in life's activity and establishing specific remedies against intractable diseases.

近年，ナノ・マイクロスケールでの物理現象を制御する技術が飛躍的に進展したおかげで，細胞機能・構造の一部を模倣することが可能となりました．細胞の複雑な構造や機能を作り，実証することで，今まで見落とされていた現象，メカニズムの解明が可能となります．物理学者ファインマンが残した言葉"What I cannot create, I do not understand"が示すように，何事も自分の手で作り，動かしてみることで本当の理解が深まります．「作る→示す」という工学的なアプローチにより，従来の生物学で見落とされがちな物理的なメカニズムを明らかにします．そして，生命現象のダイナミクスの理解が深まることで，たんなる模倣にとどまらず，構造と機能を自在に設計し微小スケールで複雑なミッションをこなしてくれる人工細胞，分子ロボットのアイデアにつながります．

The recent significant leap in the fabrication of nano-/micro- scale physical control technologies has made it possible to 'mimic' an essential part of cellular functions and structures of biological systems. Through creating and validating the  complex dynamics in biological cells, one can explain previously overlooked phenomena and mechanisms, as famously said by R. Feynman, "What I cannot create, I do not understand'. A further advance in our understanding of life dynamics will go beyond mere biomimicking towards a rich variety of ideas for artificial cell-like reactors and intelligent molecular robots, which can engineer intricate missions in miniatured biomimics with well designed structures and functions. 

現在，私はDNAゲル，DNAコンピューティングなどに力を入れている東工大 瀧ノ上研究室に在籍しています．DNAは構造と情報を併せ持つ生体分子で，近年ではDNAオリガミなどの研究がさかんに行われています．構造と機能をプログラマブルに設計できるDNAは，細胞を作る素材として優れています．生物物理，非平衡物理，がん研究，制御工学，情報工学，マイクロ流体工学などの専門を持つメンバーのバックグラウンドと，私自身がこれまで取組んできたマイクロ流体力学（microfluidics）を融合させて，ユニークな分子ロボット，人工細胞の作製を目指して，楽しく研究しています．

Now, I do research at Takinoue Lab., Tokyo Tech, which focuses on e.g. DNA nano technology and DNA computing. DNA, a biomolecule with highly programmable molecular recognition, has hold promising features as building blocks for nano-scale origami (DNA origami) and micro-scale hydrogel, with potential applications for artificial cell-like reactors and intelligent micro-robots. Working together with other lab members with the background ranging from biophysics and non-equilibrium physics to cancer research, control engineering, information science, and microfluidics, I enjoy research activity toward creation of unique micro-biomachinery.

鵜殿 寛岳 / Hirotake UDONO, Ph.D.

現在 / Current status

2020年4月–

博士研究員 / Postdoc

東京工業大学 情報理工学院  瀧ノ上研究室 / Takinoue Lab, Department of Information Science, Tokyo Institute of Technology

これまで

2022年4月– 学術振興会特別研究員（PDにカムバック）

2021年4月–2022年3月 博士研究員（Postdoc，科研費の雇用）

2020年4月–2021年3月 学術振興会特別研究員（PD←DC2からの切り替え）

2019年4月–2020年3月 学術振興会特別研究員（DC2）

2020年3月  東京大学大学院 工学系研究科 原子力国際専攻 後期博士課程 修了 ．博士（工学）．

2017年3月 東京大学大学院 工学系研究科 原子力国際専攻 修士課程 修了

2015年3月 東京大学工学部 卒業

その前は，いろいろあって法→工に理転しています．

Past profile

4. 2022– JSPS Research Fellowship for Young Scientist (PD)

4. 2021–3. 2022 Doctoral Research Staff

4. 2020–3. 2021 JSPS Research Fellowship for Young Scientist (quasi-PD, converted from DC2)

4. 2019–3. 2020 JSPS Research Fellowship for Young Scientist (DC2)

4. 2017– 3. 2020 Ph.D. student at Department of Nuclear Engineering and Management, School of Engineering, The University of Tokyo, Ph.D. (Eng.)

4. 2015–3. 2017 Master course, Department of Nuclear Engineering and Management, School of Engineering, The University of Tokyo

3. 2015 Faculty of Engineering, The University of Tokyo

Previously, I changed my focus from Law to Engineering for some positive reasons.

連絡先，住所

E-mail: udono.h.aa [AT] m.titech.ac.jp

〒226-8502

神奈川県横浜市緑区長津田町4259（post box: J2-36）

東京工業大学 すずかけ台キャンパス

J2棟 17階 1707号室

Contact, address

Box: J2-36

Room 1707, Building J2

Suzukake-dai campus, Tokyo Institute of Technology

Nagatsuta-cho 4259, Midori-ku, Yokohama, Kanagawa

修士課程から学位取得までは主に，マイクロ流路内における粒子の流体力学的な挙動を数値シミュレーションで研究していました．

学位取得後は，主にDNA/RNAを用いた人工細胞の研究，DNAの流体現象，レオロジーなどを研究しています．今後は，マイクロ流体デバイスを組み合わせて，ボトムアップとトップダウンを組み合わせた研究を展開していきたいです．

From Master to Ph.D., I focused on numerical simulation studies about hydrodynamic behaviour of particles flowing in microchannels.

As a postdoc, my focus has been switched to experimental studies on design of intelligent life-like micro-fluid system using DNA and RNA using various tools including microfluidic devices and simulation.

査読付き論文 / Peer-reviewed papers

1. H. Udono, M. Fan, Y. Saito, H. Ohno, S. M. Nomura, Y. Shimizu, H. Saito, M. Takinoue, "Programmable Computational RNA Droplets Assembled via Kissing-Loop Interaction", ACS Nano, 18:14, 15477–15486 (2024). [link]←Picked up as a supplementary cover!!

2. H. Udono, “Numerical investigations of strong hydrodynamic interaction between neighboring particles inertially driven in microfluidic flows”, Advanced Powder Technology, 31:9, 4107– 4118 (2020). [link]

3. H. Udono, “Two-dimensional oscillatory motion of inertially focused particles in microfluidic flows”, Advanced Powder Technology, 31:8, 3447– 3457 (2020).  [link]

4. H. Udono, K. Uruga, T. Tsukada, M. Sakai, “Numerical study on rheological properties for dispersed and aggregated particle systems”, Powder Technology, 361:1, 203–209 (2020).  [link]

5. H. Udono, M. Sakai, "A numerical study on dynamic inertial focusing of microparticles in a confined flow", Granular Matter, 19:4, 79-87 (2017).  [link]

6. 鵜殿，酒井，「マイクロ流路内の固体粒子に作用するリフトフォースの数値解析による評価」，粉体工学会誌, 54:7, 454-459 (2017) . [link]

総説 / Reviews

1. H. Udono, J. Gong, Y. Sato, M. Takinoue, "DNA droplets: intelligent, dynamic fluid", Advanced Biology (2022). [link]←Picked up as a cover art. One of top 10 most-cited papers (2022-2023) in the journal!!

査読なし論文 / Non-peer-reviewed papers

1. 鵜殿，野村，瀧ノ上，「光制御が可能なDNA自己集積体の動的な相転移操作」，化学とマイクロ・ナノシステム学会誌，21, 1, 20– 23 (2022). 

2. 鵜殿，酒井，「粒子の集約挙動を用いた分離手法に関する数値実験研究」，ホソカワ粉体工学振興財団年報，ホソカワ粉体工学振興財団，26, 157–160 (2019).  [link]

3. 鵜殿，酒井 ，「マイクロ流路内での微粒子挙動に関する数値実験研究」，ホソカワ粉体工学振興財団年報，ホソカワ粉体工学振興財団，25, 145–148 (2018). [link]

受賞 / Awards

1. 優秀研究賞（一般ポスター賞），CHEMINAS44，2021年11月 [link]

2. 東京大学大学院 工学系研究科  研究科長賞（研究），2020年3月

3. Best Student Poster Award (CPT2018, 2018年12月) [link]

4.  最優秀学生賞（化学工学会 第83年会, 2018年3月）[link]

5.  ベストプレゼンテーションアワード（日本混相流学会 混相流シンポジウム 2017，2017年8月）[link]

6.  Outstanding Poster Presentation Award (MMPE2017, 2017年5月) [link]

7.  優秀ポスター賞（第22回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム，2016年12月）

8.  BP賞（2016年度粉体工学会秋季研究発表会，2016年11月）[link]

9. 学生賞（銅賞）（化学工学会福島大会2016（3支部合同大会），2016年11月） [link]

助成金，研究費 / Grants, Scholarships

1. 科学研究費（若手研究No. 22K14528），2022年4月–2027年3月（??）

2. 日本学術振興会 特別研究員（PD，特別研究奨励金No. 202200940），2022年4月–2025年3月 [link] 

3. 日本学術振興会 特別研究員（DC2/PD，特別研究奨励金No. 19J12959），2019年4月–2021年3月 [link]

4. 平成29年度ホソカワ財団粉体工学振興財団奨学金および受賞者代表講演（研究者育成の援助）[link]

5. 平成28年度ホソカワ財団粉体工学振興財団奨学金（研究者育成の援助）[link]

学会発表  / Conferences

国際会議 / International conferences

1. H. Udono, M. Fan, Y. Saito, H. Ohno, S. M. Nomura, Y. Shimizu, H. Saito, M. Takinoue, "RNA droplets perform ‘AND’ logic operation upon an input of targeted microRNAs", #28P-074, 21stIUPAB & 62ndBSJ Joint Congress 2024 (IUPAB2024), Kyoto, June, 2024 [poster, peer-reviewed].

2. H. Udono, S. M. Nomura, M. Takinoue, "DNA condensate capable of photocontrollable rheological change creates multi-mode DNA microflow", #2-09, DNA29, Sendai, September, 2023 [poster, peer-reviewed]

3. H. Udono, S. M. Nomura, M. Takinoue, "Remotely controllable DNA microflow", #3C3-1, The 26th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (µTAS2022), Virtual, October, 2022 [oral, peer-reviewed]

4. H. Udono, K. Uruga, T. Tsukada, M. Sakai, “Numerical Investigation on Rheological Effects of Aggregate Breakup”, #0056, Asia Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM2019), Taipei (Taiwan), December, 2019 [oral]

5. H. Udono, K. Uruga, T. Tsukada, M. Sakai, “A Numerical Study on Shear Thinning due to Breakup of a Particle Aggregate”, The 2nd International Symposium on Computational Particle Technology (CPT2018), P064, Melbourne (Australia), December, 2018 [poster]

6. H. Udono, M. Sakai, “Focusing and defocusing dynamics of particles flowing in inertial microfluidic flows”, The 6th International Conference on the Characterization and Control of Interfaces for High Quality Advanced Materials and the 54th Summer Symposium on Powder Technology (ICCCI2018), Okayama (Japan), July, 2018 [poster]

7. H. Udono, M. Sakai, “A Numerical Study on Steric Crowding Effect in Inertial Microfluidics”, The 8th World Congress on Particle Technology (WCPT8), #508076, Orland (Florida, USA), April, 2018 [oral]

8. H. Udono, M. Sakai, “Numerical simulation of dynamic particle focusing for multi-particle suspensions”, The 8th International Conference on Computational Methods (ICCM), #2228, Guilin (China), July, 2017 [oral]

9. H. Udono, M. Sakai, “A Study on Particle Focusing in a Confined Flow”, The 3rd International Symposium on Multiscale Multiphase Process Engineering (MMPE), P-28, Toyama (Japan), May 2017 [poster]

10. H. Udono, M. Sakai, “Numerical Evaluation of Inertial Migration and Ordering of Rigid Particles in Microchannels”, The 2nd International Conference on Powder, Granular, and Bulk Solids: Innovations and Applications (PGBSIA), P38, Jaipur (India), December 2016 [oral]

国内会議 / Domestic conferences

1. 鵜殿，范，齋藤，大野，野村，清水，齋藤，瀧ノ上，「miRNAの入力に応じてAND演算を行うRNA液滴」，CBI学会分子ロボット倫理研究会，JAIST，2024年3月 [口頭]

2. 鵜殿，范，齋藤，大野，野村，清水，齋藤，瀧ノ上，「Kissing-loop相互作用により構築されたRNA液滴によるAND論理演算」，#2Pos063，第61回日本生物物理学会年会，名古屋，2023年11月 [ポスター]

3. 鵜殿，野村，瀧ノ上，「光応答能を持つDNA液滴のマイクロ流れ」，#P6，第8回サイボウニクス研究会，長岡，2022年12月 [ポスター]

4. 鵜殿，野村，瀧ノ上，「光制御によるDNA液滴の『ゲル–液』相転移ダイナミクスで駆動するマイクロ流れ」，#O3，第6回分子ロボティクス年次大会，仙台，2022年11月 [口頭，査読あり]

5. 鵜殿，野村，瀧ノ上，「遠隔操作が可能なDNA流体のマイクロ流制御」，#1Pos124，第60回日本生物物理学会年会，函館，2022年9月 [ポスター]

6. 鵜殿，野村，瀧ノ上，「DNA流体の『ゲル–液』相転移ダイナミクスにより駆動されるマイクロ流れ遠隔操作」，#5，生物物理学会サブグループ人工細胞&分子ロボティクス第3回研究会，オンライン，2022年7月 [口頭]

7. 鵜殿，野村，瀧ノ上，「光制御が可能なDNA自己集積体の動的な相転移操作」，#2R-06，化学とマイクロ・ナノシステム学会第44回（CHEMINAS44），オンライン，2021年11月 [ポスター]．

8. 鵜殿，瀧ノ上，「光による液–ゲル相転移制御を通じたDNA自己集積体の流動性制御」，#P12，第7回サイボウニクス研究会，オンライン，2020年12月 [ポスター]

9. 鵜殿，瀧ノ上，「光応答性塩基を用いたDNA液体 –DNAゲルの相転移の光制御」，#3F-10，「細胞を創る」研究会13.0，オンライン，2020年11月 [ポスター]

10. 鵜殿，瀧ノ上，「光によるDNA liquid–gel転移の制御」，#30，第4回分子ロボティクス年次大会，オンライン，2020年11月 [ポスター]

11. 鵜殿，宇留賀，塚田，酒井，「凝集体のせん断変形に伴う懸濁液の粘度変化に関する数値実験的研究」, #2, 第57回粉体に関する討論会，広島，2019年11月  [口頭]

12. 鵜殿，酒井，「数値シミュレーションによる液中微粒子のレオロジー評価」，BP-7，2018 年度粉体工学会秋季研究発表会，東京，2018 年 11 月  [ポスター]

13. 鵜殿，酒井，「マイクロ流路を流れる粒子の慣性集約挙動に与える懸濁液濃度の影響に関する数値シミュレーション研究」，FB120，化学工学会第50回秋季大会，鹿児島，2018年9月  [口頭]

14. 鵜殿，酒井，「慣性マイクロ流れにおける粒子間の流体力学的相互作用に関する数値実験研究」，P052・E312，日本混相流学会混相流シンポジウム2018，仙台，2018年8月  [口頭・ポスター]

15. 鵜殿，酒井，「マイクロ流路を流れる固体粒子の慣性集約挙動の濃度限界に関する研究」，PE324，化学工学会 第 83 年会，大阪，2018 年 3 月  [ポスター]

16. 鵜殿， 酒井，「DEM-DNS 法による付着性粒子の剥離・再付着挙動の研究」，#54，日本混相流学会混相流シンポジウム2017，東京，2017年8月  [口頭・ポスター]

17. 鵜殿，酒井，「マイクロ流路を流れる粒子に作用する慣性リフト・フォースの評価」，粉体工学会 第52回技術討論会，横浜，2017年6月 [口頭]

18. 鵜殿，酒井，「付着粒子の剥離および再付着挙動に関する数値シミュレーション」，BP-A1，2017 年度粉体工学会春季研究発表会，東京，2017 年 5 月  [口頭]

19. 鵜殿，酒井，「数値シミュレーションを用いたマイクロ流路内を流れる粒子群の集約ダイナミクスに関する研究」，#34，第22回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム (FB-22)，東京，2016年12月  [ポスター]

20. 鵜殿，酒井，「マイクロ流路内を流れる微粒子の流体力学的相互作用の評価」，BP-26，2016年度粉体工学会秋季研究発表会，東京，2016年11月  [ポスター]

21. 鵜殿，酒井，「マイクロ流路を流れる粒子の集約領域の安定性に関する数値実験的評価」，A123，化学工学会福島大会 2016 (3 支部合同大会)，福島，2016 年 11 月  [口頭]

22. 鵜殿，酒井，「矩形マイクロ流路内の微粒子挙動に関する数値シミュレーション」, #102，日本混相流学会 混相流シンポジウム2016，京都，2016年8月  [口頭・ポスター]

23. 鵜殿，酒井，「マイクロ流路内の固体粒子挙動に関する数値シミュレーション」，BP-8，粉体工学会2016年度 春季研究発表会，京都，2016年5月  [口頭]

24. 鵜殿，酒井，「DEM-DNS法を用いたコロイド懸濁液のレオロジー特性評価」，#41，日本混相流学会 混相流シンポジウム2015，高知，2015年8月  [口頭]