組織の自律形成システムの解明を行う上で，培養環境を定量的に時空間制御し，かつ形態形成の過程を高解像に計測するin vitro実験系は非常に重要である一方，三次元培養における場の制御と計測を同時に満たす実験系は確立されていない．特に組織サイズの試料における計測は，二光子顕微鏡を用いても10倍程度の低倍レンズではその焦点深度の深さから，厚み方向の解像度が大きく劣化する問題がある．さらに細胞培養においては，実験のバラつきによる結果の再現性の低さが数理モデルの検証において大きな障害となっていた．そこで本研究課題では，1) 工学的に細胞の初期濃度分布を制御し実験時に発生しがちなノイズを抑えることで，実験再現性を大幅に高め，2)培養空間において特定分子の濃度勾配を制御し，3)組織サイズ（～数mm）の生体試料を1mm以上の超深部まで高解像度で観察可能なin vitro計測・制御プラットフォームを構築することを目的とし，実際に気管支分岐の誘導を達成することで本プラットフォームの有用性を示す．