100万分の1 mmの大きさが1 nm (ナノメートル)で、原子が3~10個ほど並ぶ程度の大きさです。このサイズにおけるものづくりは「ナノテクノロジー」と呼ばれ、90年代より発展しまして、現在では、センサーなど「ナノデバイス」として用いられるようになりました。しかし、ナノのサイズでは、原子・分子の相互作用が顕著に現れます。ナノポアを用いたDNAのセンシングでは、塩基配列の認識が可能になりつつあります。しかし、液中にてポアとDNAとの間には未解明の相互作用があります。

そこで、我々はナノポアや、同じサイズスケールの流路をつくり、DNAの挙動をマイクロサイズで解析して、数値解析を用いてナノサイズにおけるメカニズムの解明を目指しています（図1）。特に数十μm以上の長いDNAはポアに詰まることが知られ、それナノポアのセンシングとしての短所でもあります。我々はその要因がDNA自身の電気的性質にあることを突き止めました。DNAの長さや形状、そして、ポアの幾何によるDNAをポアとの相互作用の変化を、実験的な観測を主に研究を行っています。

心臓は胚発生において最も初期に形成され、生物が死に至るまで機能し続けるという、まさに生命そのものと言ってよい重要な器官です。心臓は血液循環を担うことから、その機能は生物種の生理機能に密接に関わっています。そのために進化の過程で著しく変化し、それぞれの生物種が生息する環境に適応するように進化しています。私たちはこれまでにゼブラフィッシュという小型魚類を用いて、心臓を構成する細胞が周囲の硬さ（stiffness）という物理的性質の変化によって進化していることを明らかにしました（Moriyama et al., Nat Communs. 2016、図３）。これを踏まえ、心臓や血管を構成する細胞群がどのようにして周囲の硬さを感知しているのか、また心臓、血管内を流れる血液との間に生じる剪断応力（shear stress）にも着目して、心臓・血管発生における物理的性質の役割について研究しています。

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