分子生体制御学講座は、医学科の講座に新しい学問分野への対応を行うことを目的に、「防衛医科大学校の編制等に関する省令」第3条第3項別表第2に新設された（平成18年3月30日）。新設講座の場所は6号館（旧名称：基礎研究棟）の3階であり、旧生理学第一講座の研究室を譲り受ける形でスタートした。これを踏まえ、医官に対する専門研修に関する訓令第9条別表に専門分野に研修科目として分子生体制御学が新設された（平成18年7月28日）。本講座は、“生体を分子レベルで理解し制御に繋げる”という先端基礎医学の時代的ニーズに対応するために、生体や細胞機能の解析・計測・制御を主眼に教育・研究を行い、基礎医学の知見を臨床応用に繋げる橋渡しを行うことを目的に活動してきている。本講座の欧文呼称がDepartment of Integrative Physiology and Bio–Nano Medicineと定められていることからもわかるように、生命の機能を細胞、臓器、個体レベルで理解し、分子生物学やナノテクノロジー等の先端科学技術を駆使して生理学的理解を深める学問分野を担っていることを、国際的にも発信している。
本講座の構成員としては、平成18年4月に、生体医工学講座より本校9期生の守本祐司（現准教授）、旧生理学第一講座より本校16期生の松尾洋孝（現講師）が着任した。平成19年4月には、初代教授として免疫・微生物学講座より本校4期生の四ノ宮成祥が着任して現在に至っている。教務職員は、石嶺久子、大澤雄子、保持秀子と引き継がれてきたが、定員削減のためその後は採用されていない。代わって、派遣職員である川村亜貴子、現在は水野佐智子が教務職員相当の事務を担当している。
開設当初の教育活動は医学科学生への授業が主であったが、平成22年～24年には講座初めての専門研修医として中山昌喜医官（本校27期生）を受け入れて研修を行った。また、医学研究科学生の受け入れ開始に伴い、本講座最初の研究科学生として平成24年10月に崎山真幸医官（本校26期生）が入校し研究を開始したほか、平成25年10月からは中山昌喜医官が2人目の研究科学生として入校した。

本講座が主担当として行っている科目は、第3学年に対する機能分子生体制御学である。全般的な目標として、①生命現象である生体制御の仕組みを分子の観点から解析し基礎医学・臨床医学の両面に応用するための基本的な考え方を理解する、②近年の医学・生命科学技術進歩のため従来の分類では領域を設定しにくいテーマについて多角的な面から勉学できる素地を養う、③医学・生命科学に対する探究心を養い自ら進んで勉学する姿勢を身に付ける、の3つを掲げて教育に当たっている。そして、（1）分子生物学分野、（2）分子機能医学分野、（3）分子制御医学分野の3つの分野について、四ノ宮、守本、松尾の3教官がそれぞれ、下記のように多角的な教育を展開している（表1）。また、新家一男氏（産業技術総合研究所・バイオメディカル研究部門・次世代ゲノム機能研究グループ）を非常勤講師として招聘し、新薬探索に関する講義を行っている｡

本講座が多様な役割を担っていることから、種々の学年の教科に対する教育の分担並びに支援も行っている。
第1学年の導入時期に行う医学概論では、基礎医学の面白さについての講義を行っている。また、救急・総合医学系（部外病院等施設見学実習）の授業においては、福祉（人権）テーマの学習を担当し、事例としてハンセン病患者に対する差別・偏見問題や過去の医療行政の過ちについて学び、これからの医療に於いて患者の福祉、人権が如何にあるべきかを考え討議する機会を提供している。この際の部外見学実習として、国立ハンセン病資料館（多磨全生園）での研修を行っている。
2学年及び4学年における感染症系の授業としては、主に細菌学領域の講義及び実習を担当し、学生に微生物学全般についての素養を身に付けさせるとともに、特に重要な細菌感染症についての理解と細菌の基本的な取り扱いについて学ばせるよう工夫している。
生理学についても講義による教育の支援を行っているほか、電気生理学、物質輸送などの実習を担当している。さらには、高等看護学院への授業（微生物学、解剖・生理学）も一部担当している。
専門研修の受け入れについては、分子生体制御学に関連する日本国内学会での発表のみならず国際学会での発表機会を設け、母国語及び英語での発表能力の向上に努めることとしている。また、一流国際科学誌に筆頭著者として論文掲載することを目指している。さらには、防衛医学推進研究をはじめとする種々の研究の枠組みに積極的に参加するとともに、その他の部内における研究開発や研究技術支援にも可能な限り貢献することを理念として掲げている。本講座における具体的な専門研修カリキュラムは、表2に示すとおりである。

一方、研究科学生に対する教育プログラムとして表3に掲げる項目を設定し、所定の期間に最新知識の学習や技術の習得並びに有意義な研究活動が展開できるよう体制を整えている。

創設から8年に満たない若い講座ではあるが、本校におけるトランスレーショナル・リサーチや基礎系講座の学術的ハブ機能の担い手として期待されており、活発な研究活動を展開してきている。
これまでに、特別研究として平成21～23年度には「In silicoデザインに基づく癌の新規分子標的治療法の開発」と題した研究（主任研究者：四ノ宮）を展開し、Bioinformaticsを基盤としたin silico技術による分子クローニングや薬剤デザインの情報・技術をもとに、糸口となりうる候補分子の解析を行った。また、実際の分子生物学的実験と組み合わせることにより新規分子を同定・解析し、その有用性を検証して新たな分子標的治療への道を目指した。本研究では、癌細胞の遊走、形態形成、浸潤・転移と密接に関わる受容体型チロシンキナーゼMetを対象に、本分子を標的とした分子標的治療薬の開発や本分子と癌悪性度との関連性の解析を行った。また、癌の悪性度や発育進展と密接な関わりを持つアミノ酸代謝に関して、悪性膠芽腫など悪性度が高い腫瘍においてLAT1やxCTなど癌関連アミノ酸輸送体の機能が癌細胞の活性化に及ぼす影響について解析した。更に、分子標的技術を実際の臨床の場に応用するための基礎研究段階として、癌細胞選択的に薬剤を送達するドラッグデリバリーシステム（DDS）のうち抗レセプター抗体結合Gold Nano–Particleなど次世代型ナノテクノロジーを利用した治療法の開発を行った。
平成23～25年度には「物理エネルギー増強型超分子ドラッグデリバリーシステムを利用した低侵襲精密診断・ナビゲーション治療技術の創成」が採択となり（主任研究者：守本）、これまで開発してきた超分子ドラッグデリバリーシステム（DDS）の機能拡張や集積効果の最大化を図った。光、電離放射線、超音波により活性化させることができる超分子デバイスを創製するとともに、最先端光学技術を有機的に統合させ、体内のいかなる部位にも対応可能な、増殖性疾患・炎症性疾患に対する次世代型診断・治療技術の開発を目指した。本研究で開発した超分子デバイスは、周囲の正常組織を傷害することなく、通常観察では検知できない微小な病変を含め、選択的な増殖性病変の治療が可能である。
さらに、平成26～28年度の計画で「ゲノムワイド解析によるcommon diseaseの分子病態の解明と治療法開発に向けた研究」が予定されている（主任研究者：松尾）。尿酸が関連する疾患として、循環器疾患や神経疾患を含めたcommon diseaseを対象とした大規模遺伝子解析を実施するための研究リソースと基盤を構築し、本校内の基礎医学講座、臨床医学講座及び進学課程の教官等が連携して共同研究する体制となっている。これにより、効率的なトランスレーショナル・リサーチを行い、分子病態の解明と治療法開発に資する成果を目指すことを目的としている。
一方、防衛医学推進研究としては、「熱帯感染症予防・治療に関する研究（平成18～20年度、主任研究者：四ノ宮）」「新型インフルエンザ対策に関する研究（平成21～23年度、主任研究者：四ノ宮）」などを展開してきており、現在「バイオセキュリティー及びバイオディフェンスの強化に基づく自衛隊衛生の向上に関する研究（平成24～26年度、主任研究者：四ノ宮）」が進行中である。