小野准教授、田原准教授、三宅准教授が2025年度「Science Tokyoの星」特別賞【STAR】に決定

最望遠鏡が地動説を、顕微鏡が細菌学を、原子時計がGPSを生み出したように、計測技術の進歩は科学的発見や社会変革の原動力となってきました。現在ではブラックホールの撮像や1分子イメージングなど、あらゆる時空間スケールでデータが取得されていますが、先端的な計測には、ノイズ・欠損・外乱といった根本的な課題が原理的に伴います。つまり、生データからそのまま有用な知識を引き出すことは非常に困難なのです。私の研究は、こうした不完全な計測データから信頼性・妥当性・説明性の高い信号情報を復元・抽出するための数理的技術の開発に取り組むものです。具体的には、計測データ解析のための制約付き最適化アルゴリズムの開発、最適化技術と深層学習技術を融合したPlug-and-Playアルゴリズムの理論保証、衛星リモートセンシングにおけるロバストな解析手法の確立、さらにX線CTやNMR計測など異分野の計測技術への応用展開を行ってきました。今後は、現状の数理最適化技術が抱えるジレンマを解決する鍵として、DC（Difference-of-Convex）モデルに着目した「近接分離型DC最適化基盤」の確立を目指すと同時に、この基盤をリモートセンシング、材料イメージング、分光顕微鏡、流体計測など多様な計測ドメインに展開します。このように、理論と応用のフィードバックループを回しながら、「数理が計測を導き、計測が数理を育てる」という循環を実現することで、日本発の"計測×情報パラダイム"を世界へ発信し、未来社会の科学技術に持続的なインパクトを与えていきたいと考えています。

形状記憶合金は、「曲げても、温めると元の形に戻る」という不思議な性質をもつ金属です。すでに医療用ステントやメガネフレームなどに使われていますが、その仕組みには、まだ十分に理解されていない部分が残されています。私の研究は、「なぜ金属が形を覚えられるのか」という基本的な問いに正面から向き合い、その動作原理をより深く解き明かすことを目的としています。
目に見える“形の変化”の裏側で、金属の内部ではどのような変化が起きているのか。それを丁寧に観察し、整理し、原理として説明することを目指しています。動作の本質を理解できれば、これまで経験的に作られてきた材料を、「狙った通りに設計できる材料」へと進化させることができます。たとえば、より小さな温度変化で確実に動く材料、長期間使っても性能が落ちにくい材料、繰り返し変形に強い材料など、新しい機能をもつ形状記憶合金の開発につながります。こうした材料は、低侵襲医療機器、ロボットのアクチュエータ、航空宇宙分野の軽量可動部材、省エネルギー機構など、さまざまな分野での応用が期待されています。温度変化や環境の変化に応じて“自ら動く金属”は、これからの持続可能社会において重要な役割を果たす可能性があります。基礎原理の理解と機能開拓を両輪として進めることで、形状記憶合金の可能性をさらに広げ、社会に役立つ新しい材料設計へとつなげていきたいと考えています。

私たちの体の中では、さまざまな免疫細胞が血液中を巡り、外から侵入する病原体から体を守っています。その中でも「好塩基球」は、全体のわずか0.5％ほどしか存在しない非常に希少な免疫細胞です。140年以上前にドイツの病理学者パウル・エールリッヒによって発見されましたが、数が少ないため、その役割は長い間ほとんど分かっていませんでした。私たちは、好塩基球だけを選択的に除去できるマウスを用いることで、好塩基球が少数ながらも他の炎症細胞をまとめる「司令塔」のような働きを持ち、アトピー性皮膚炎などのアレルギー発症に重要であることを明らかにしました。
さらに私たちは、細胞を一つひとつ分けて遺伝子の働きを調べる「1細胞RNAシーケンス」という最新技術を活用しました。その結果、好塩基球がどのように体内で生まれ、成熟していくのかを解明し、新たな前駆細胞「プレ好塩基球」を発見しました。また、炎症を起こした皮膚や肺を1細胞レベルで解析することで、好塩基球がアレルギーを引き起こす“悪玉”として働く場合だけでなく、状況によっては炎症を鎮める“善玉”としても機能することを見いだしました。
これらの成果により、好塩基球はアレルギー治療の新たな標的となる可能性が注目されています。今後も最先端の1細胞解析技術を活用し、謎の多い好塩基球の働きをさらに解明し、新しいアレルギー治療法の開発につなげていきたいと考えています。