現存する全ての生物は生命活動のために「水」が必須であるが、緩歩動物門を形成する体長0.1-1mm程度の小動物であるクマムシの多くは乾眠という機構によって体内の水分を数%まで低下させて一切の生命活動を示さない無代謝状態に入ることができ、給水によってまた速やかに生命活動を再開できる。可逆的な生命活動の停止から、生命活動とは何か、を明らかにすることができる可能性がある。この乾眠の分子機構を明らかにするため、我々はゲノム・トランスクリプトーム・プロテオーム・メタボローム解析によって大量データを取得し、計算機によってマルチオミクスデータの解析を行っている。伴いエネルギー同様問題となるのが、石油や金属などの素材資源の有限性である。ベンチャー企業であるSpiber株式会社はこのクモ糸の量産に世界で初めて成功した。一方で、どのような塩基配列を持つ遺伝子が、どのような物性を持つタンパクを作りだせるのか、つまり、機能発現のメカニズムについては現状ほとんど未知である。プログラム(ImPACT)において、Spiber株式会社や理研沼田チームリーダーらとの共同で研究を行っている。nevoトランスクリプトーム解析することによりクモ糸遺伝子配列を得て、さらに、網羅的に各種物性を測定することにより、得られたビッグデータから、機能発現のデザイン原理を明らかにすべく研究を進めている。Reads(YouTube動画へ)生命情報科学のためのソフトウェア開発バイオインフォマティクスは既に生命科学にとって不可欠な分野となりつつあるが、その学問領域としての若さと技術の進歩の早さによって、多くの場合研究は手法やアルゴリズムの開発を伴う。超並列DNAシーケンサーに代表されるハイスループットな測定手法の発達は大規模かつ多階層なデータの効率的解析を必要とし、研究者の解釈を助けるための可視化を含めたソフトウェア開発が不可欠である。Projectという枠組みの中で多数開発し、10年以上にわたってフリーソフトウェアとして公開している。Biology(紹介総説・英文)上記論文の日本語版ゲノム情報に基づいたシステム生物学ゲノム科学とシステム生物学は過去10年程度で急速に発展してきた分野である。ゲノム科学は主に機能アノテーションによってゲノム情報からパスウェイに至るまでの関係性を明らかにし分子生物学に大きく貢献し、システム生物学はそういった要素の集合としてのシステムとして生じるさまざまなダイナミクスを明らかにする視点を切り拓いた。一方で、これら領域の間には未だ深い溝が存在する。Systemを開発した。このプロトタイプモデルはそのままでは精度の良いシミュレーションはできないが、マルチオミクスデータを解釈する時のコンテキストを提供することが可能であり、複数のハイスループットデータを容易に統合して解析することを可能にする。分裂速度が早い微生物において、ゲノムは単なる遺伝子の集合ではなく、それ自身が絶えず複製され続けるメディアであり、そのためにさまざまな選択圧を受けている。ゲノム中の塩基組成や遺伝子の方向性、オペロンの長さやある種のオリゴ配列の存在確率など、さまざまな要素がこの複製するメディアとしてのゲノムの選択圧に影響を受けている。合成生物学の発展によって《細胞を創る》ことも現代の生命科学の視野に入って来ているものの、このようなゲノム自体に存在する秩序だった構造を無視して遺伝子を寄せ集めただけでは細胞は創れない。Indexを開発した。この指標を用いることでさまざまなゲノム構造に関わる選択圧を比較解析することが可能であり、これまで実験による検証が難しかった微生物の複製終結機構の進化モデルを変異圧のシミュレーションから推定したり、実際にハイスループットシーケンスや合成生物学実験から確認したりすることが可能になった。