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Our research aims to develop functional biomolecules and RNA-based technologies for synthetic biology and biotechnology. Using directed evolution technologies, including SELEX, phage display, and our proprietary PD-SELEX, we engineer RNA aptamers, artificial proteins, and other molecular tools with novel functions. We also develop technologies for the efficient discovery of RNA devices, such as cell-free riboswitches.

We use these functional biomolecules to create RNA devices that function in vitro and in living cells. Our current research includes synthetic riboswitches based on in vitro-selected RNA aptamers, RNA devices that induce targeted protein degradation, and artificial gene circuits. Through these technologies, we aim to achieve programmable control of gene expression and cellular behavior. In addition, we employ a cell-free protein synthesis system and artificial cells (in collaboration with Matsuura Lab at Science Tokyo) to construct synthetic cells incorporating RNA devices. Ultimately, we seek to establish molecular tools that enable the redesign of cellular functions and contribute to future applications in biotechnology and medicine.

1. 進化分子工学による機能性分子の創出

機能性分子パーツの創製と、それを実現するための進化分子工学技術の開発に取り組んでいます。

SELEX法やファージディスプレイ法など既存の技術に加え、独自に開発したPD-SELEX法を利用することで、RNAアプタマーや人工タンパク質などの機能性分子の創出を行っています（Chem. Commun. (2014); Nucleic Acids Res. (2022); JACS (2023)）。また、セルフリーリボスイッチなどのRNAデバイスを効率的に探索するための技術開発にも取り組んでいます。これらの分子パーツや技術は、遺伝子発現制御、分子イメージング、診断技術、合成生物学ツールなど幅広い分野への応用が期待されます。

2. RNAによる細胞機能のデザイン

創出した機能性分子パーツを組み合わせることで、試験管内や細胞内で機能するRNAデバイスの開発を行っています。

RNAアプタマーを利用した合成リボスイッチ（ACS Synth. Biol. (2020); JACS (2023); Nucleic Acids Res. (2025)）や、標的タンパク質の分解を誘導するRNAデバイス、人工遺伝子回路などの開発に取り組んでいます。これらの技術を通じて、遺伝子の働きや細胞の挙動を自在に操ることを目指しています。さらに、無細胞タンパク質合成系や人工細胞を利用し、RNAデバイスを組み込んだ人工生命システムの構築にも挑戦しています（Chem. Commun. (2024)）。人工RNAを用いた細胞機能のリデザインを可能にする分子ツールを創出し、医療やバイオテクノロジーへの応用を目指します。