40億年の間に，自然界は数百万種類の化合物を発明してきましたが，それらは，化学的に可能な無限の化学構造のごく一部にすぎません．我々は研究室で生み出した複数の人工酵素を協働させ，自然界にはみられないさまざまな人工生合成経路を作っています．また未利用炭素（CO2や廃棄物）から有価物質を大量に生物生産できるスーパー部生物の構築技術も開発しています．
40億年の間に，自然界は数百万種類の化合物を発明してきましたが，それらは，化学的に可能な無限の化学構造のごく一部にすぎません．我々は研究室で生み出した複数の人工酵素を協働させ，自然界にはみられないさまざまな人工生合成経路を作っています．また未利用炭素（CO2や廃棄物）から有価物質を大量に生物生産できるスーパー部生物の構築技術も開発しています．
我々は，あらゆる相互作用の検知可能とする普遍的なバイオセンサーの開発技術を開発しました．この技術を駆使し，環境センサーや健康診断のツール開発に取り組むとともに，作ったセンサを用いて生合成経路の改良や新規酵素活性の探索に応用する試みも行なっています．
任意の分子情報を検知し，それらを統合・演算して複雑な応答を返す「Protein Computer」の創出原理を研究しています．転写・翻訳を介さず（エネルギー消費なしに），超高速に現場で判断する「忖度する」酵素の新しい設計学を目指しています．タンパク質のアロステリック機構の起源についての基礎的な研究も行なってます．
細胞膜は，次元のひとつ低い「2次元」世界ですが，細胞内・細胞外という２つの異世界を結ぶ「魔法空間」でもあります．膜タンパク質の「魔改造」を介して，細胞とコンピュータの双方向通信，均一系では熱力学的に不可能な反応の実現など，細胞膜機能の止揚（Aufheben）を目指し，二次元世界をこよなく愛する秘密結社です．
DNA（ヒモ状分子）は，さらに次元のひとつ少ない「1次元」世界です．この世界のあらゆる座標（部位）に自由に結合・配列編集できる，究極のタンパク質ツール開発を目指す，梅野研の最低地下住民たち．そのなかには，DNAという一次元空間の物理限界を超克し，複雑な多入力制御を分子に書き込む「モノリシック合成生物学」創始を狙う修行僧も棲息しています．
実験室内でDarwin進化を早回しに行うことで，様々な分子機能が創出できます．しかしそれでは届かない機能も無数にあります．我々は，地球型ダーウィンプロセスを超越したさまざまな「超進化」アルゴリズムを試行し，さまざまなタンパク質・酵素の魔改造に取り組んでいます．