生体内の細胞は、運動や血流による力学的な刺激と、化学物質による化学的な刺激を感知して応答しています。細胞の正常な応答は、分化・形態形成・生体恒常性の維持にとって必要不可欠であり、万が一それらの機能が破綻した場合には、疾患の発症や様々なダメージを引き起こします。私たちの研究室では、酸素分圧・力学的刺激・化学的刺激の3つの因子を制御し、生理的環境と病的環境の両方を再現するマイクロ流体デバイス「3-in-1生体模擬チップ」を開発しています。本チップは生体内微小環境における現象解明への貢献と、ドラッグスクリーニングなど創薬の基盤としての応用が期待されています。 

生体組織内部の酸素濃度は大気中と比較して低く、時間的にも空間的にも変化し、細胞活動に影響を与えます。例えば、がん組織内部（がん微小環境）では、細胞の過剰な増殖と未熟な血管網の形成により、酸素濃度の不均一な分布（空間変化）や急性の低酸素負荷と再酸素化（時間変化）が生じています。酸素濃度の時間空間変化は、がん細胞の遊走と血管新生を活発化させてがんの成長と転移を促します。そこで本研究では、がん細胞の遊走や血管内皮細胞単層の物質透過性など、酸素濃度に応じた細胞動態や特性の変化を明らかにし、それらを制御する研究に取り組んでいます。 

生命の維持に不可欠な血流の障害である循環器系疾患の克服は、健康な社会の実現のために不可欠な重要な問題です。近年飛躍的に進歩した医療機器によっても生体内の血流の情報を完全に計測することは困難です。また、高性能のスーパーコンピュータによって超高速計算（実時間計算）が可能となったとしても、現実には正確な計算条件が未知であるため、生体内の血流を完全に再現することは原理的に困難です。本研究では、計測と計算を一体化した計測融合シミュレーションにより、生体内の複雑な血流を解明し、高度医療を実現するための研究を行っています。