生物の個体発生では、ごく少数の細胞が増殖により数を増やすとともに、その集団内に個性の違いが生じ（＝細胞分化）、組織や器官等の秩序が構築される。近年の研究の進展により、細胞の増殖や分化、組織形成に関与する遺伝子群が数多く同定されてきたが、その一方で、「何の秩序構造も無い細胞集団内に美しい秩序の形成をもたらす原理」そのものについては全く理解が進んでいない。この問題にアプローチするには、マルチスケールでの分野融合的研究が有効であると言う立場のもと、本研究室では自己組織的に集合流を形成する社会性アメーバを材料に以下の研究を行います。
　１. 分化状態やシグナル伝達活性を単一細胞分解能で定量計測できる超高感度プローブの開発。
　２. 細胞集団（最大１０万個）を対象にした分化/細胞間相互作用の定量計測とモデリング。
　３. 摂動実験によるモデルの妥当性の検証。
　以上の循環的な手法を通じて、遺伝子発現のゆらぎや細胞個性のヘテロ性に駆動される秩序化原理の理解を目指します。

(A)走化性物質のリレーによる自己組織的集合流形成。(B)超高感度Ca²⁺指示薬で可視化された細胞間シグナル伝達パターン（10^5細胞レベル）。(C)計測された定量データをもとにした数理モデルの構築と、モデルによる予測の実験検証。これらの循環的なアプローチによってのみ、複雑でダイナミックな現象の背景にひそむ動作原理を理解することができる。