私たちの体のすべての細胞に存在し、生化学的プロセスに重要な役割を果たすタンパク質TDP-43。しかし、このタンパク質は脳内で大きな塊になることがあり、アルツハイマー病やその他の認知症などの変性疾患を引き起こす可能性があります。これがどのようにして起こるのか、そしてこれらのタンパク質の塊が病気にどのように関連しているのかは、注目の研究対象です。ドロテーエ・ドルマン博士(Dorothee Dormann, PhD)は、ヨハネス・グーテンベルク大学マインツ(JGU)の分子細胞生物学の教授であり、マインツ分子生物学研究所(IMB)の非常勤ディレクターでもあります。彼女は、健康な細胞内でもこれらのタンパク質が組み立てられる可能性があり、そのような小規模な組み立てがTDP-43タンパク質の正常な機能に重要であると疑っています。彼女の研究グループは、TDPアセンブリプロジェクトにおいて、これらの組み立てがなぜ起こるのかを調査しています。このプロジェクトに対して、欧州研究評議会(ERC)からERCコンソリデーターグラントとして約200万ユーロ(約2.157百万ドル)が授与されました。これはEUの最も権威ある賞の一つで、画期的な研究に取り組む優れた個々の科学者に授与されます。細胞内の調節過程において小規模なTDPタンパク質の集合体が重要

ミズーリ大学獣医学部のバイオメディカルサイエンス教授であるシェリル・ローゼンフェルド博士(Cheryl Rosenfeld, DVM, PhD)は、30年にわたり、妊娠中に母親から赤ちゃんに生物学的情報がどのように伝達されるかについて研究してきました。この研究はローゼンフェルド博士にとって個人的な理由によるものです。彼女の姪であるサラ(Sara)は健康に生まれた様に見えましたが、胎児期に鎮静剤を投与されたことが原因で、サラは10代になると呼吸器系、神経系などの健康問題を抱えてしまいました。「私の姪、サラに起こったことを元に戻すことはできませんが、妊娠中に生物学的情報がどのように運ばれるかをもっと知ることで、他の子どもたちに同じようなことが起こるのを防ぐことができるかもしれません。胎児の脳の発達異常を早期に特定できれば、赤ちゃんの生活で後に現れる可能性のある障害の診断も早くなります。」と、ローゼンフェルド博士は言います。胎盤は、妊娠中に子宮内で発達する器官で、重要な役割を担っています。胎盤は、妊娠中にタンパク質、脂質、マイクロRNA、神経伝達物質を胎児の脳に転送することで、胎児が母親とコミュニケーションを取ることを可能にします。ローゼンフェルド博士の最近の研究により、研究者らは、この生物学的情報が発達する脳にどのように送られるかを正確に学ぶことができるようになりました。

皮膚自己免疫疾患を引き起こす免疫細胞を取り除き、感染症やがんと戦う保護細胞には影響を与えない新しい方法について画期的な研究が発表されました。メルボルン大学ドハーティ研究所 研究室主任兼免疫学テーマリーダーのローラ・マッケイ教授(Laura Mackay)が率いる研究チームは、異なるタイプの免疫細胞を制御する異なるメカニズムを発見し、これらのメカニズムを正確にターゲットにすることで、「問題の細胞」を選択的に排除し、皮膚の免疫環境を再構築できることを見出しました。私たちの皮膚には、感染症やがんに対抗し、治癒を促進する特殊な免疫細胞が詰まっています。これらの細胞は、組織に留まるメモリーT細胞と呼ばれ、感染症や皮膚のがん細胞と戦うためにその場に留まります。しかし、これらの皮膚メモリーT細胞の一部が適切に制御されない場合、乾癬や白斑病などの自己免疫疾患に寄与してしまうことがあります。メルボルン大学 ドハーティ研究所・マッケイ研究室の名誉研究員および元博士研究員のシモーネ・パーク博士(Simone Park, PhD)は、この研究の主要著者であり、動物モデルにおける皮膚メモリーT細胞のさまざまなタイプを制御するユニークな要素を初めて解明ました。これにより、潜在的な治療戦略のための正確なターゲットが提供されることになります。「私たちの皮膚に存在する特殊な免疫細胞は多様です。多くは感染症やがんの予防に不可欠ですが、他の細胞は自己免疫疾患の媒介に大きな役割を果たしています。私たちは、皮膚T細胞の異なるタイプがどのように制御されているかの重要な違いを発見し、皮膚の免疫環境をターゲットにした方法で正確に編集することができました。」とパーク博士は述べています。

尾先から生まれたバンドウイルカの子どもは、そのクジラのような鼻に沿って2列の細いひげを備えています。これはアザラシの触覚に敏感なひげとよく似ています。しかし、これらのひげは出生後まもなく抜け落ち、若いイルカには「振動孔」として知られる一連のくぼみが残ります。最近、ドイツのロストック大学のティム・ヒュットナー氏(Tim Hüttner)とギド・デーンハルト氏(Guido Dehnhardt)は、これらのくぼみが単なる遺物以上のものかもしれないと疑い始めました。成体のバンドウイルカは弱い電場を感知できるのでしょうか?最初に詳しく見てみると、残っているくぼみはサメが電場を検出するのに役立つ構造に似ていることに気づきました。そして、彼らが飼育下のバンドウイルカが水中の電場を感知できるかどうかを調べたところ、すべての動物が電場を感じ取りました。「それは非常に印象的だった」とデーンハルト氏は言います。バンドウイルカが水中の生物が生成する電場にどれほど敏感であるかを知るために、デーンハルト氏とヒュットナー氏は、ニュルンベルク動物園のロレンツォ・フォン・フェルセン氏(Lorenzo von Fersen)と、ロストック大学のラース・ミールシュ氏(Lars Miersch)と協力しました。まず、彼らは2頭のバンドウイルカ、ドナとドリーに異なる電場への感度を試験しました。これは、イルカが砂の海底に埋まった魚を検出できるかどうかを知るためです。まず、各動物に水中の金属棒に顎を休めるように訓練し、イルカに5秒以内に電場を感じたら泳ぎ去るように教えました。この電場は、イルカの鼻先のすぐ上に配置された電極によって生成されました。チームは500μV/cmから2μV/cmまで電場を徐々に減少させ、イルカが指示に従って出発した回数を記録しました。彼らは感銘を受けました。ドナとドリーは、最も強い電場に対して同じくらい敏感で、ほとんど毎回正しく出発しました。電場が弱くなると、ドナの方がわずかに敏感であることが明らかになり、2.4μV/cmの電場を感じ取りました。一方、ドリーは5.5μV/cmの電場に気づきました。

インディアナ大学の研究者らは、窃盗犯が家に入るために窓を割るのに似た方法で、細胞に物理的な力を使って侵入する病原体のこれまで知られていなかったプロセスを発見しました。これは、感染を防ぐための体の免疫防御を突破するものです。これは、結核、マラリア、クラミジアなど、壊滅的な感染症を引き起こす細胞内病原体に対する戦いにおいて、潜在的なゲームチェンジャーを紹介しています。これらの病気は、病原体が宿主細胞内に保護されているため、治療が非常に困難です。「私たちの研究は、代表的な病原体であるトキソプラズマを使用し、一部の細胞内病原体が宿主細胞への侵入時に物理的な力を適用し、その結果、病原体が分解を回避し、細胞内で生存することを示しています。この研究は、病原体の運動性を標的とすることが、細胞内の感染と戦うための新しい方法である可能性を示唆しています。」と、インディアナ大学ブルーミントン校のアーツアンドサイエンスカレッジの化学科の教授、ヤン・ユウ博士(Yan Yu, PhD)は述べています。通常、侵入する病原体が貪食細胞(細菌、ウイルス、その他の異物を破壊する責任のある白血球の一種)に遭遇すると、貪食細胞に捕らえられて摂取されます。このプロセスから逃れる病原体については、それらの病原体が細胞内の分解機構を「麻痺」させる「秘密の武器庫」を放出しなければならないと一般的に考えられています。しかしながら、ユウ博士の研究は、この一般的な信念は真実ではないことを示しています。彼女と共同研究者は、病原体が免疫細胞内で摂取されることを避けるために「推進力」を発揮することができることを発見しました。この力強い侵入により、病原体はこれらの浸潤者を分解する能力を欠いた液胞へと転移されます。液胞とは、細胞内での貯蔵や消化のために予約された構造です。この研究を行うために、ユウ博士と同僚らは、マウス由来の細胞に病原性寄生虫トキソプラズマを導入し、蛍光顕微鏡を通してその振る舞いを観察しました。これらの生きた寄生虫は、力強く侵入して免疫細胞内で繁殖しました。

初めて、研究者らはリーシュマニア症による変形性の皮膚病変がなぜ痛みを伴わないのかを解明し始めました。感染していないマウスと比較して、リーシュマニア症の病変を持つマウスの皮膚を分析し、異なる代謝シグナル経路を検出しました。結果として、この病気を引き起こす寄生虫が痛みの知覚を変化させることが示唆されています。これは、治療の遅延と自らの生存を促進するための方法と考えられています。「なぜこれらの病変が無痛なのか誰も知らないが、寄生虫が何らかの方法で宿主の生理系を操作していると考えられています。私たちのデータに基づくと、寄生虫が何かをして痛みを抑制する経路を引き起こしています。それがどのように行われているかは、まだ調査中です。」と、研究の主要著者でありオハイオ州立大学医学部の病理学教授であるアバイ・サトスカル博士(Abhay Satoskar, MD, PhD)は述べています。この寄生虫性疾患の理解を深めることは、毎年新たに100万人の患者に影響を与えているだけでなく、新しい非麻薬性の疼痛薬の開発につながる可能性があります。「寄生虫の存在によって生産されている可能性のある分子は、他の健康問題に対する鎮痛剤の可能性があると私たちは仮説を立てています」とサトスカル博士は述べています。この研究は2023年11月21日にiScienceに掲載されました。オープンアクセスの論文は「リーシュマニア・メキシカーナによる皮膚病変における痛みを軽減するメタボロミクスの再プログラミングを促進する(Leishmania mexicana Promotes Pain-Reducing Metabolomic Reprogramming in Cutaneous Lesions)」と題されています。リーシュマニア症の病変が痛みを伴わない理由についての疑問は、長年科学者たちを悩ませてきました。特に、水痘、黄色ブドウ球菌感染症、ヘルペスウイルスによる類似の水ぶくれがかゆみ、液体を分泌し、痛みを伴う場合と比較してです。

人間の肌は年を重ねるごとに様々な変化を迎えますが、これらの変化の背景には細胞間コミュニケーションの乱れがあります。特に影響を受けるのが、肌の最外層を形成する表皮角化細胞です。細胞同士が情報を交換する際に重要な役割を果たすのが細胞外小胞(EV)で、老化と共にこれらのコミュニケーション手段に変化が生じ、肌の保護機能や修復能力への影響が懸念されます。リヨン大学、東洋大学、ガトフォッセ社の研究チームが行った最新の研究では、加齢が表皮角化細胞から放出される細胞外小胞の性質にどう影響するかが明らかにされました。この研究では、細胞外小胞内のマイクロRNAの変化に特に焦点を当て、この発見が老化プロセスのより深い理解につながり、将来的には老化に伴う肌の問題に対する新たな治療法の開発へと繋がる可能性があります。細胞外小胞に含まれるマイクロRNAは、細胞の行動を調節する上で重要な役割を果たします。研究チームは特に、miR-30aというマイクロRNAが加齢に伴い豊富になることを発見しました。miR-30aは肌のバリア機能の維持に不可欠な調節因子であり、その増加が加齢に伴う肌の機能的変化に寄与する可能性があります。細胞間コミュニケーションの健全性は、表皮の健康維持において極めて重要です。細胞外小胞を通じた正確な情報伝達は、細胞の成長、分化、修復プロセスを調節します。老化によるこのコミュニケーションプロセスの変化を理解することは、肌の老化を遅らせ、健康を保つための新しい戦略を開発するための鍵となります。この研究は、老化と細胞間コミュニケーションの複雑な関係を解明する一歩として、大きな意義を持ちます。

狭義において、グライコバイオロジーは、すべての生物に存在する糖質と糖コートされた分子、すなわち炭水化物の構造、生物学、および進化の研究です。マサチューセッツ工科大学(MIT)で最近開催されたシンポジウムが明らかにしたように、この分野は生命の基礎を形成する要素に対する科学者たちの理解を再形成する可能性のあるルネッサンスの真っ只中にあります。グライコバイオロジーという用語は元々、1980年代に炭水化物化学と生化学の伝統的な研究の融合を記述するために造られましたが、現在でははるかに広範で多分野にわたるアイデアを包含するようになっています。「グライコサイエンス」という言葉は、生物学や化学だけでなく、バイオエンジニアリング、医学、材料科学などに対するその広範な適用を反映し、急速に成長しているこの分野にとってより適切な名前かもしれません。「これらの糖鎖が健康と疾患において非常に重要な役割を果たしていることがますます明らかになってきています。当初は困難に思えるかもしれませんが、新しいツールの考案や新しい種類の相互作用の特定は、MITの人々が持つ創造的な問題解決能力を正に要求するものです。」とMITのノバルティス化学教授であるローラ・キースリング博士(Laura Kiessling, PhD)は述べています。身体の糖コート

重度の皮膚損傷では、治癒が遅れることがあります。これは、反応性酸素種(ROS)の過剰産生により組織が損傷し、炎症が引き起こされるためです。人工的な抗酸化剤の創傷治療薬が試されていますが、生体適合性や投与方法に問題があります。現在、研究者らは合成メラニンを用いた皮膚損傷の治療効果を試験しています。メラニンは、髪の毛、肌、目に見られる色素として知られていますが、強力な抗酸化剤であり、フリーラジカルの捕捉剤でもあります。これにより、皮膚における自然な防御機能を提供します。研究者らは、合成メラニンが創傷治癒を促進する優れた自然な選択肢となる可能性があると仮説を立てました。2023年11月2日に公開された論文「局所的な合成メラニンの適用が組織修復を促進するメラノサイト(Topical Application of Synthetic Melanin Promotes Tissue Repair Melanocytes)」では、ノースウェスタン大学ファインバーグ医学部皮膚科のダーレン・ビヤシェフ博士(Dauren Biyashev)らは、合成メラニンを用いた治療により、皮膚損傷が著しく迅速に治癒することを報告しています。メラニンはメラノサイトによって生産され、多くの異なる形態が存在します。皮膚では、メラニンは紫外線から保護します。また、フリーラジカルの強力な捕捉剤でもあります。活性酸素種ROSは、1つ以上の非対称電子を含むため、非常に反応性が高くなります。これらは代謝の自然な産物ですが、過剰になると細胞や組織に損傷を与えます。メラニンは電子豊富な機能基を含んでおり、ROSを無力化することで組織を有害な影響から守ります。研究者らは、皮膚自身の修復化合物の合成版を適用することで、創傷治癒を促進できると仮説を立てました。科学者たちは、ドーパミンを重合させることによって合成メラニン粒子を作成しました(編集者注:体内では、ドーパミンはメラニン合成というプロセスを通じて自然にメラニンを形成します)。彼らは、天然メラニンに似た非多孔質で表面積が小さいものと、より多孔質で表面積が大きいバージョンの合成メラニンを作成しました。多孔質バージョンはより効果があると予想されました。

100年以上生きる動物種は約35種しか知られておらず、そのほとんどは互いに関連していません。長寿種を3種以上含むのはセバステス属(海洋の岩魚)だけです。しかし、市民科学のコラボレーションにより、アリゾナ州に生息する淡水魚の3種が100歳以上生きることが特定されました。「バッファローフィッシュの驚異的な長寿を明らかにするアリゾナの3種の淡水魚の百年寿命」(Centenarian Lifespans of Three Freshwater Fish Species in Arizona Reveal the Exceptional Longevity of the Buffalofishes)という論文は、ミネソタ大学ダルース校のアレック・ラックマン博士(Alec R. Lackmann,PhD)らによって2023年10月20日にScientific Reports誌で公開されました。バッファローフィッシュは北米原産で、3種(ビッグマウス・バッファローI. cyprinellus、スモールマウス・バッファローI. bubalus、ブラック・バッファローI. niger)はミシシッピ川やハドソン湾近辺に固有です。フレッシュリップ・バッファローI. labiosusはメキシコ原産、ウスマシンタ・バッファローI. meridionalisはメキシコとグアテマラ原産です。バッファローフィッシュは大きく(最大36キログラム)、19世紀後半から20世紀初頭にかけて食用として重宝されました。20世紀初頭、漁業局はバッファローフィッシュの孵化プログラムを開始し、1911年のルーズベルトダム完成後、アイオワ州のフェアポート生物学ステーションで孵化したバッファローフィッシュ(稚魚、1歳魚、成魚)420匹を鉄道でアリゾナ州のルーズベルト湖に送り、30年間商業的に漁獲されました。

ピーター・ドハーティ感染・免疫研究所の研究室長兼免疫学テーマリーダーであるメルボルン大学のローラ・マッケイ教授(Laura Mackay, PhD)率いる研究者らは、さまざまなタイプの免疫細胞を制御する明確なメカニズムを発見し、これらのメカニズムを正確に標的とすることで、「問題のある細胞」を選択的に排除し、皮膚の免疫景観を再構築できることを発見しました。私たちの皮膚は、感染症やがんから守り、治癒を促進する特殊な免疫細胞で満たされています。これらの細胞は組織留保記憶(tissue-resident memory)T細胞、またはTRM細胞と呼ばれ、皮膚での感染症やがん細胞と戦うためにその場に留まります。しかし、適切に制御されない場合、これらの皮膚TRM細胞の一部は、乾癬や白斑病などの自己免疫疾患に寄与する可能性があります。メルボルン大学のシモーヌ・パーク博士(Simone Park, PhD)は、ドハーティ研究所のマッケイ研究室で名誉研究員および元博士研究員であり、この研究の主要な第一著者です。パーク博士は、この研究が動物モデルでの皮膚TRM細胞のさまざまなタイプを制御する独自の要素を記述する最初のものであり、潜在的な治療戦略のための正確な標的を提供していると述べました。

幹細胞は、死んだり損傷した細胞を置き換えるために分化することができます。しかし、幹細胞はどのようにして、与えられた状況でどのタイプの細胞になるかを決定するのでしょうか?韓国の国際分子生物工学(IMBA)および基礎科学研究所のボン・キョン・クー博士(Bon-Kyoung Koo, PhD)のグループは、腸のオルガノイドを使用して、腸内の分泌細胞の発達を開始する重要な役割を果たす遺伝子、Daam1を同定しました。この発見は、2023年11月24日にScience Advancesに掲載され、がん研究に新たな展望を開きました。このオープンアクセスの論文のタイトルは「腸のパネス細胞の分化はDaam1/2によるWntシグナリングの非対称調節に依存する」(Intestinal Paneth Cell Differentiation Relies on Asymmetric Regulation of Wnt Signaling by Daam1/2)です。

紫外線(UV)光は可視光線(約400~700nm)よりも波長が短く(<400nm)、検出が困難です。人間の目には見えず、現在のUVセンサー技術にも限界があります。しかし、蝶の目はUVを見ることができるだけでなく、二つの補完的なUV検出メカニズムのおかげで、UVスペクトル上の異なる波長(UVA、UVB、UVC)を区別することができます。研究者らは、蝶の目を模倣した高感度UVセンサーアレイを構築しました。このセンサーには、医療用途を含む多くの潜在的な応用があります。UV光の下では、がん細胞は健康な細胞よりも強く蛍光を発しますが、このセンサーは99%の確信を持ってそれらを区別することができます。そのため、このセンサーは、手術中に腫瘍を取り除く際に、明確な縁を確保する助けになる可能性があります。2023年11月3日に『Science Advances』に掲載された「Bioinspired, Vertically Stacked, and Perovskite Nanocrystal–Enhanced CMOS Imaging Sensors For Resolving UV Spectral Signatures(バイオインスパイアード、垂直積層、ペロブスカイトナノクリスタル強化CMOSイメージングセンサーによるUVスペクトル署名の解決)」と題されたオープンアクセスの論文で、チェン・チェン博士(Cheng Chen)らはこの研究成果を報告しました。

多くの動物群では、毒素がそれぞれ独立して発展してきました。多くの毒性種を含む動物群の一つがハチ目(Hymenoptera)で、この昆虫目にはミツバチ、スズメバチ、アリなどの針を持つ昆虫(刺胞動物)も含まれます。ハチ目は非常に種が豊富で、ミツバチだけでも6,000種以上が存在します。しかし、ハチ目の昆虫は大きな生態学的および経済的重要性を持ちながら、その毒素の進化的発展についてはほとんど知られていません。ゲーテ大学フランクフルトの細胞生物学&神経科学研究所の応用バイオインフォマティクスワーキンググループで現在客員研究員を務めるビョルン・フォン・ロイモント博士(Dr. Björn von Reumont)が率いる研究者らは、比較ゲノミクスを用いて、進化の過程でミツバチやその他のハチ目の重要な毒素成分がどのように発展したかを初めて体系的に調査しました。毒素は、小さなタンパク質(ペプチド)やいくつかの大きなタンパク質や酵素から構成される複雑な混合物です。刺胞動物は、特別な刺し器具を用いてこの毒性カクテルを獲物や攻撃者に積極的に注入します。

微生物の配列データベースには、バイオテクノロジーに適応可能な酵素や他の分子に関する豊富な情報が含まれています。しかし、これらのデータベースは近年非常に大きくなり、興味のある酵素を効率的に検索することが難しくなっています。現在、マサチューセッツ工科大学(MIT)のマクガバン脳研究所、MITとハーバード大学のブロード研究所、および国立衛生研究所(NIH)の国立生物工学情報センター(NCBI)の研究者らは、細菌のゲノムにおける188種類の新しい希少CRISPRシステムを特定した新しい検索アルゴリズムを開発しました。これは、数千に及ぶ個々のシステムを含んでいます。この研究は、2023年11月23日に「Science」誌に「希少CRISPR-Casシステムの機能的多様性の深層テラスケールクラスタリングによる解明」(Uncovering the Functional Diversity of Rare CRISPR-Cas Systems with Deep Terascale Clustering)というタイトルで発表されました。

植物には視覚器官がないのに、どうやって光の来る方向を知るのでしょうか?生物学と工学の専門知識を組み合わせた画期的な研究で、ローザンヌ大学(UNIL)のクリスチャン・ファンクハウザー教授(Christian Fankhauser)が率いるチームは、ローザンヌ連邦工科大学(EPFL)の同僚と共に、光感受性植物組織が空気と水の境界の光学的特性を利用して、植物に「見える」光の勾配を生成することを明らかにしました。この結果は、2023年11月23日にScience誌に掲載されました。論文のタイトルは「空気チャンネルが定向性光信号を生成して子葉下部の向光性を調節する」(Air Channels Create a Directional Light Signal to Regulate Hypocotyl Phototropism)です。

国際研究チームは、完全にシークエンスされた最初のヒトY染色体の配列を生成しました。これは、完全にシークエンスされた最後のヒト染色体です。新しい配列は、Y染色体の長さの50%以上にわたるギャップを埋め、精子の生産に関連する要因など、生殖に関連する重要なゲノムの特徴を明らかにしています。この研究は、国立ヒトゲノム研究所(National Human Genome Research Institute、NHGRI)が資金提供する研究チーム、テロメアからテロメアまでのコンソーシアム(Telomere-to-Telomere、T2T Consortium)によって主導され、2023年8月23日に「Nature」誌に掲載されました。この論文のタイトルは「ヒトY染色体の完全な配列」(The Complete Sequence of a Human Y Chromosome)です。

人類遺伝学の分野において大きな突破口が開かれました。最近、人間のY染色体の完全な解読が達成され、消化器疾患を含む多くの分野での研究に新たな道を開きました。このシークエンシングのマイルストーンは、第三世代シークエンシング技術の進歩とともに、消化器疾患の遺伝的根底にある理解を一新させ、より個人化され効果的な治療戦略への道を開くことが期待されています。この件は、2023年11月23日にeGastroenterologyで公開された「消化器疾患における人類遺伝学の新しい地平」(New Horizons of Human Genetics in Digestive Diseases)というタイトルの展望記事で強調されています。Y染色体は、人間の染色体の中で最も小さく、その複雑な繰り返し構造のため長らく謎に包まれていました。しかし、最近のシークエンシング技術の進歩により、研究者たちはこの遺伝領域の複雑な詳細を解き明かし、性決定におけるその役割や消化系を含む様々な疾患への潜在的な影響に光を当てました。

地球上には脅威から完全に自由な生物は存在せず、その中でもバクテリアにとって最も深刻な敵の一つが、細胞に侵入して増殖し、支配する捕食性ウイルスであるファージです。バクテリアはこれらの感染に対抗するために様々な戦略を進化させてきましたが、どのようにして侵入者を最初に感知するかは長年の謎でした。しかし、今、ロックフェラー大学の細菌学研究室の研究者らは、バクテリアがCBASS(cyclic-oligonucleotide-based anti-phage signaling system)と呼ばれる防御反応を通じてファージを感知していることを発見しました。これはウイルスRNAを検出するもので、将来的には抗生物質耐性の脅威に対抗するのに役立つかもしれません。彼らは2023年11月15日に「Nature」誌に「Bacterial cGAS Senses a Viral RNA to Initiate Immunity.」(「細菌cGASがウイルスRNAを感知して免疫を開始」)という論文を発表しました。「ファージ感染によってCBASSがどのように活性化されるかは、長年私たちの分野で大きな未知でした。これまで、バクテリアがCBASS免疫応答を開始するトリガーが何であるかは誰も理解していませんでした。」と、研究室の責任者であるルチアーノ・マラフィーニ博士(Luciano Marraffini, PhD)は言います。

ジョージタウン大学医療センターの神経科学者とその同僚たちは、画像を音に変換する特殊な装置を使用して、視覚障害者が「脳の中の紡錘状回顔領域」と呼ばれる部分を使って基本的な顔を認識できることを明らかにしました。この領域は視覚を持つ人々が顔を見た際の処理に不可欠です。この発見は2023年11月22日にPLOS ONEに掲載されました。オープンアクセスの論文のタイトルは「音でエンコードされた顔は早期盲目の人々の左脳の紡錘状回顔領域を活性化する」(Sound-Encoded Faces Activate the Left Fusiform Face Area in the Early Blind)です。

新しいがん治療法が、世界で最も壊滅的な感染症の一つである結核に対しても極めて有効であることが明らかになりました。テキサス生物医学研究所(Texas Biomed)の科学者たちは、この治療法が、耐薬性のある細菌でさえも結核の増殖を劇的に減少させることを発見しました。2023年10月19日に「バイオメディシン&ファーマコセラピー(Biomedicine & Pharmacotherapy)」誌に報告されたこの発見は、結核に感染したヒト細胞を特徴とする新しい細胞モデルにおいて行われました。これにより、潜在的な結核薬や治療法のスクリーニングを加速することが可能になります。

テネシー州にあるオーク・リッジ国立研究所(ORNL)の科学者らは、量子生物学、人工知能、バイオエンジニアリングの専門知識を活用して、再生可能燃料や化学品を生産するために改変可能な微生物などの生物に対するCRISPR/Cas9ゲノム編集ツールの改良に取り組んでいます。CRISPRはバイオエンジニアリングにおいて強力なツールであり、生物の性能を向上させたり、突然変異を修正するために遺伝コードを変更するために使用されます。CRISPR/Cas9ツールは、Cas9酵素がゲノム内の対象となるサイトと結合し、切断するための唯一のユニークなガイドRNAに依存しています。CRISPRツール用の効果的なガイドRNAを計算上予測するための既存のモデルは、わずかなモデル種からのデータに基づいて構築されており、微生物に適用した場合の効率は弱く、一貫性がありません。「多くのCRISPRツールは、哺乳類細胞やショウジョウバエなどのモデル種向けに開発されています。微生物に特化したものは少なく、染色体の構造やサイズが大きく異なります」と、ORNLの合成生物学グループのリーダーであるキャリー・エッカート博士(Carrie Eckert, PhD)は述べています。「微生物で作業する際にCRISPR/Cas9機構の設計モデルが異なる振る舞いをすることに気づいており、この研究は私たちが経験的に知っていたことを検証するものです。」

すべての人間の細胞は、性細胞を除き、DNAにコードされた同じ遺伝情報を含んでいます。しかし、約30,000の遺伝子の中で、各細胞は神経細胞、免疫細胞、または体内の他の数百種類の細胞タイプになるために必要な遺伝子のみを発現します。各細胞の運命は、主にDNAを飾るタンパク質に対する化学的修飾によって決定され、これらの修飾はどの遺伝子がオンまたはオフになるかを制御します。しかし、細胞が分裂してDNAを複製するとき、これらの修飾の半分を失い、問題が生じます:細胞はどのようにして自身が何の細胞であるべきかの記憶を維持するのでしょうか?MITの新しい研究では、細胞が分裂する際にこれらの記憶を世代から世代へと伝える方法を説明する理論モデルを提案しています。研究チームは、各細胞の核内でゲノムの3D折りたたみパターンが、どの部分のゲノムがこれらの化学的修飾によってマークされるかを決定すると示唆しています。細胞がDNAを複製した後、これらのマークは部分的に失われますが、3D折りたたみによって、各娘細胞は自身のアイデンティティを維持するために必要な化学マークを容易に復元することができます。そして、細胞が分裂するたびに、化学マークによってゲノムの3D折りたたみを復元することができます。この方法で、3D折りたたみとマークの間で記憶をやり取りすることにより、数百回の細胞分裂にわたって記憶を保存することができます。

氷の形成は、皆さんが考えるよりもはるかに興味深いものです。自然界で最も一般的な基本的な物理プロセスの1つであるこの現象は、何十年にもわたる科学的な精査にもかかわらず、未だにある程度の謎を残しています。現在、ユタ大学、ドイツのマックス・プランク高分子研究所、アイダホ州立大学の新しい研究が、氷形成における生物学的エージェントの役割に新たな光を当てています。これらのエージェントは、驚くべきことに、すべての真菌によって生成されています。学校で教えられていることとは対照的に、水は必ずしも0度で凍結するわけではありません。これは、相転移に固有のエネルギー障壁が存在するためです。完全に純粋な水は、マイナス46度まで冷却されない限り凍結しません。これは、水分子が氷に至る結晶を形成するために粒子を必要とするためです。このプロセスは核形成と呼ばれます。

ヨハネス・グーテンベルク大学マインツ(JGU)、ケルン大学、オルデンブルク大学の研究者チームが共同で行った研究の成果が2023年10月30日、Nature Communicationsに掲載されました。この研究では、非定型クリプトクロムタンパク質(Cry)の機能に関する発見が発表されました。これらのタンパク質は様々な生物に存在し、多くの場合、光によって制御される生物学的プロセスに関与しています。例えば、海ミミズのPlatynereis dumeriliiは、特殊なCryタンパク質であるL-Cryを使用して、日光と月光、さらには異なる月の位相を区別します。これは、これらの生物が、内部の月周期、いわゆる周月時計を介して、繁殖を満月の位相に同期させるために不可欠です。ケルン大学の研究者たちは、同大学のクライオ電子顕微鏡プラットフォームを使用して、L-Cryタンパク質の3次元構造を異なる光条件下で可視化しました。これらの構造解析の結果と、主にマインツ大学で行われた生化学的研究の結果は、暗闇の中でL-Cryは、安定した接続によって結合された2つのサブユニットからなるいわゆる二量体の配置を採用していること、そして強い日光に似た照明下ではそのサブユニット、または単量体に分解することを明らかにしました。このオープンアクセス記事は「逆光オリゴマー化機構を持つ海洋クリプトクロム」(A Marine Cryptochrome with an Inverse Photo-Oligomerization Mechanism)と題されています。

遺伝子組み換え酵母細胞を使用した医薬品用生物物質の生産が、国際研究チームによる基礎研究で新たな有望な結果を示しています。2022年、研究者らは、微生物セルファクトリーにこれまでで最も長い生物合成経路、すなわち"組立ライン"をプログラミングし、抗がん剤用の生物物質を生産するために設計したことで国際的な注目を集めました。2023年11月6日に『ネイチャー・ケミカルバイオロジー(Nature Chemical Biology)』に掲載された論文「酵母における自然及びハロゲン化植物モノテルペン・インドール・アルカロイドの生物合成(Biosynthesis of Natural and Halogenated Plant Monoterpene Indole Alkaloids in Yeast)」にて、研究者らは、精神障害治療において有望な結果を示す天然物質アルストニンの人工生産に関する結果を発表しています。この論文はオープンアクセスで公開されています。「天然植物物質からの医薬品開発は広く利用されています。しかし、植物は人間の病気と戦うためにこれらの物質を生産しているわけではないため、効果的で安全なものにするために修正する必要がしばしばあります」と、DTU Biosustainの上級研究者であり、バイオテック会社Biomiaの共同創設者であるマイケル・クローグ・イェンセン博士(Michael Krogh Jensen, PhD)は述べています。

物語は1980年代の終わり、ある1枚の紙から始まります。この紙には、科学者が化学化合物のフォスファイトをリン酸に変換すると、細胞のエネルギー運搬体であるATP分子を生産するのに十分なエネルギーが放出される計算式が書かれていました。このように、微生物は自らをエネルギーで支えることができるはずです。地球上のほとんどの生物とは異なり、微生物は光や有機物の分解によるエネルギー供給に依存していません。科学者は実際に、そのような微生物を環境から分離することに成功しました。そのエネルギー代謝は、計算通りにフォスファイトの酸化からリン酸に変わるものでした。しかし、生化学的メカニズムは具体的にはどのように機能するのでしょうか?残念ながら、このプロセスの背後にある生化学を理解するために必要な鍵となる酵素は隠されたままであり、そのため多くの年月を経ても謎は解明されませんでした。この間に、その紙は引き出しの中に残り、研究アプローチは後回しにされました。しかし、その考えは科学者の頭から離れることはありませんでした。その科学者は、ドイツのコンスタンツ大学のリムノロジー研究所のベルンハルト・シンク教授(Bernhard Schink)です。彼が紙に計算を行ってから約30年後、思いがけない発見が再び事態を動かし始めました。

UCLAの研究者たちとその同僚たちは、食事由来のコレステロールが血液に放出される前に腸で処理される複雑なプロセスにおいて、これまで知られていなかった段階を記述しました。これはコレステロール治療の新たな標的経路を明らかにする可能性があります。既存の薬やスタチンはプロセスの一部に影響を与えますが、UCLAの研究室で研究されている実験的な薬は、新たに発見された経路を特に標的とするようです。これにより、コレステロール管理ツールボックスに新しいアプローチが加わる可能性があります。「私たちの結果は、Asterファミリーの特定のタンパク質が、コレステロールの吸収と取り込みプロセスを進める上で重要な役割を果たしていることを示しています」と、病理学および臨床化学のUCLA教授であり研究者であるピーター・トントノズ博士(Peter Tontonoz ,PhD)は述べています。彼は2023年11月10日にScience誌に掲載された論文の主要な著者です。「Aster経路は、腸のコレステロール吸収を制限し、血漿コレステロールのレベルを減少させるための魅力的な標的である可能性があります。」と述べています。

19世紀にチャールズ・ダーウィンによって考案された進化論は、種の適応が世代を経て徐々に受け継がれる遅い、段階的なプロセスとされています。しかし、今日の生物学者たちは、はるかに加速された時間スケールで進化の変化が展開する様子を目の当たりにしています。ダーウィンが進化論を形成するために研究したガラパゴス諸島の魅力的な植物や動物とは異なり、カリフォルニア大学サンディエゴ校・生物科学部のジョシュア・ボーリン博士(Joshua Borin, PhD)とジャスティン・メイヤー准教授(Justin Meyer, PhD)は、単純な実験室のフラスコで急速な進化プロセスを記録しています。ボーリン博士とメイヤー准教授は、共進化を実際に研究するため、細菌とウイルスを閉じた実験室のフラスコ内に設置しました。このフラスコはわずか2ティースプーンの大きさです。細菌がウイルスに感染すると、細菌は攻撃を退けるための新しい防御策を進化させます。それに対して、ウイルスはこれらの適応に対抗するために、新しい防御策を回避する自身の進化変化を行います。わずか3週間で、細菌(大腸菌)とウイルス(バクテリオファージ、または「ファージ」とも呼ばれます)の間で、いくつかの進化的適応が生じます。2023年11月10日にScience誌に発表された新しい発見は、異なる進化的パターンの出現を明らかにしています。この論文のタイトルは「Rapid Bacteria-Phage Coevolution Drives the Emergence of Multiscale Networks.(急速な細菌-ファージ共進化が多スケールネットワークの出現を引き起こす)」です。

宅配便を受け取る際、配達員があなたに知らせずに玄関先に置いて行った場合、その存在に気づかないことがあります。細胞が栄養を補給する際も同様の状況にあります。細胞壁の外にある栄養素の存在を感知するメカニズムによって、トランスポーター蛋白質が栄養を細胞内に運ぶ必要があります。これまでに特定された数少ない栄養素センシングメカニズムは、人間の健康に大きな影響を与えてきました。特にコレステロールの栄養素センシングメカニズムの発見は、命を救うスタチン薬の開発(およびノーベル賞の受賞)につながりました。これらの発見は、細胞全体が栄養素をどのように検出するかに焦点を当ててきました。しかし、人間の細胞内には自己完結型の、膜によって囲まれたオルガネラが存在し、それらは重要な機能を遂行するために燃料を必要としています。それでは、これらのオルガネラも独自の栄養素センサーを持っている可能性があるのでしょうか?2023年11月2日にScience誌に掲載された新しい論文で、ロックフェラー大学の代謝調節および遺伝学研究所のキヴァンチ・ビルソイ博士(Kıvanç Birsoy, PhD)と彼の同僚たちは、オルガネラに対する最初のセンサーを発見しました。具体的には、細胞のエネルギー中心であるミトコンドリアのセンサーです。このセンサーは、酸化還元反応を抑制し、適切な鉄レベルを維持する上で重要な役割を果たす、抗酸化物質グルタチオンをミトコンドリア内に運び込む蛋白質の一部です。

北米で最も親しまれている鳥の一つであるウタスズメの、驚くべき体サイズの多様性に関する遺伝的基盤が科学者によって解明されました。この発見は、気候変動の課題に適応する能力についても洞察を与えます。2023年11月7日にNature Communications誌に掲載された研究では、メキシコからアラスカにかけてのウタスズメの範囲で観察される体サイズのほぼ3倍の差に大きく貢献している8つの遺伝子変異、すなわちDNA変異を正確に特定するためにゲノムシークエンスが使用されました。例えば、アリューシャン列島に年間を通じて生息するウタスズメは、カリフォルニアの沿岸の湿地に生息する同種の鳥に比べて最大3倍大きくなることがあります。このオープンアクセスの論文は「Candidate Genes Under Selection in Song Sparrows Co-Vary with Climate and Body Mass in Support of Bergmann’s Rule(ウタスズメの選択候補遺伝子は気候や体格と共変化し、ベルクマンの法則を支持する。)」と題されています。研究の第一著者であり、ブリティッシュコロンビア大学(UBC)の林業学部の博士課程学生であるキャサリン・カーベック氏(Katherine Carbeck)は、多くの種で体サイズが大きく異なる気候条件の下で予測可能に変化すると説明しています。これは「ベルクマンの法則」と呼ばれ、寒冷な気候での生物は体温を調節するためにより大きくなる傾向があるとされています。「局所適応」した個体群の存在は、自然選択がウタスズメの個体群の遺伝的構成を形成し、様々な気候条件下での生存と繁殖を可能にしたことを示唆しています」とカーベック氏は述べています。しかし、ベルクマンの法則の下での遺伝的メカニズムはこれまで不明でした。

第一次世界大戦中のインフルエンザの流行、2010年代の中東呼吸器症候群コロナウイルス(MERS-CoV)の流行、そして近年のCOVID-19パンデミックは、伝染性のあるウイルス性呼吸器疾患が人類の歴史の中で頻繁に出現することを明らかにしました。人口密度の増加、交通機関での密接な接触、およびコネクティビティの向上により、このようなウイルス感染の拡散率が著しく増加しています。ウイルスの伝播と大規模な感染を最小限に抑えるためには、ウイルスを検出し、特定することができる迅速な診断テストが感染した患者の効果的な隔離と治療に不可欠です。近年、ウイルス検出の診断ツールとして蛍光ラテラルフローイムノアッセイ(fluorescence-based lateral flow immunoassay : LFI)が人気を集めています。これは、ウイルス量が存在する特殊な照明条件下で発光する分子を使用する迅速なウイルス検出プラットフォームです。しかし、検出感度に関連するいくつかの問題により、この検出プラットフォームの性能は限定されています。最近の研究では、韓国の光州科学技術院(GIST)の化学科のミンゴン・キム教授(Min-Gon Kim)が率いる研究チームが、複雑な診断用ラボ機器を必要とせずに、インフルエンザウイルスタンパク質を正確かつ迅速に検出できる金ナノロッド(GNR)ベースのプローブで強化されたこれらの蛍光ベースのLFIsを実証しました。

何世紀にもわたり、自然科学者たちは ヒトデ の体のどの部分が「頭」にあたるのかについて謎に包まれていました。ミミズや魚のように、どちらが頭でどちらが尾か明らかな生物とは異なり、ヒトデは5つの同じ形をした腕を持ち、どの腕も海底を移動する際に先頭になることができます。この特異な体型から、多くの研究者はヒトデには頭が存在しないのではないかと結論付けていました。しかし、スタンフォード大学とカリフォルニア大学バークレー校の研究者が率いる2つのラボが、実際はまったく逆であることを示す研究結果を発表しました。ヒトデの「頭」に関する新発見:進化により体を失ったか

新たな研究によれば、ヒマワリが日中に太陽の東から西へと向きを変え、次の日の出前に再び東を向く能力は、複数の光反応に依存していることが明らかになりました。この研究は、カリフォルニア大学デービス校(University of California Davis)のステイシー・ハーマー博士(Stacey Harmer, PhD)と同僚により行われたもので、このよく知られた植物行動の理解を深め、従来の定型的な光依存応答経路への依存に関する仮説を覆しました。オープンアクセスジャーナル「PLOS Biology」で発表されたこの論文のタイトルは「Multiple Light Signaling Pathways Control Solar Tracking in Sunflowers(複数の光シグナリング経路がヒマワリの太陽追跡を制御する)」です。

柑橘類は世界中で栽培されていますが、その起源については長らく謎が多く、ヒマラヤの麓やオーストラリア北東部のジャングルなど様々な地域が起源地と推測されてきました。しかし、最近行われた広範囲にわたる系統学的分析により、柑橘類の祖先が約2,500万年前に古代インドプレートで発生したことが明らかになりました。この研究結果は、「Pangenome Analysis Provides Insight into the Evolution of the Orange Subfamily and of Key Gene for Citric Acid Accumulation in Citrus Fruits」(パンゲノム分析がオレンジ亜科の進化と柑橘類の果実におけるクエン酸蓄積の鍵遺伝子に関する洞察を提供する)と題された論文にてNature Genetics誌に掲載されました。

エネルギー効率の高い電気自動車や優れた医療機器など、多岐にわたる用途に役立つ軽量で丈夫な材料の開発が進んでいます。米エネルギー省ブルックヘブン国立研究所、コロンビア大学、コネチカット大学の研究者らは、DNAナノ格子にシリカを薄くコーティングすることで、鋼鉄よりも4倍強く、5倍軽い材料を作り出しました。この材料の強さは、格子要素の完璧な配置と超薄いシリカ膜の強度に起因しています。DNAテンプレート法は、さまざまな形状の格子を、さまざまな材料でコーティングするために適応可能です。この研究結果はCell Reports Physical Scienceで公開され「高強度・軽量ナノアーキテクチャードシリカ(High-Strength, Lightweight Nano-Architected Silica)」と題されています。

病原体における毒性を活性化する「スイッチ」を研究している多分野のチームが、赤痢の主な原因である赤痢菌における毒性を制御するタンパク質VirBの働きを特定しました。赤痢菌は世界的に赤痢関連死の主な原因となっており、新しい治療標的が求められています。ネバダ大学ラスベガス校のヘレン・ウィング博士(Helen Wing)が率いる研究チームによると、VirBは赤痢菌の50以上の毒性遺伝子を活性化する前に、ヌクレオシド三リン酸CTP(ATPのアデニンの代わりにシチジンが結合している)に結合する必要があることが明らかになりました。この研究は、重要なグローバル病原体の毒性メカニズムを解明し、これと類似の毒性メカニズムを持つ他の病原体の新たな治療法の道を開く可能性があります。

国際的な研究チームが、注意欠如・多動性障害、うつ病、不安症を治療する薬の標的となってきた脳のノルアドレナリン(NA)系に関して貴重な洞察を提供しました。この研究の重要性は、その発見だけでなく、てんかんのモニタリング用に定期的に埋め込まれる標準的な臨床電極から、実時間の化学活動を記録する革新的な方法論を開発した点にもあります。この研究は「Current Biology」誌のオンライン版に10月23日(月)に掲載され、脳の化学に新たな洞察を与えるだけでなく、生きた人間の脳からデータを取得するという顕著な新しい能力を浮き彫りにしました。オープンアクセスの論文のタイトルは「Noradrenaline Tracks Emotional Modulation of Attention in Human Amygdala(ヒト扁桃体における注意の感情的変調を追跡するノルアドレナリン)」です。「私たちのグループは、意識的な人間からボルタンメトリーによって記録された最初の『高速』神経化学を記述しています」と、バージニア工科大学のVTC Vernon Mountcastle研究教授であり、Fralin Biomedical Research Institute at VTCの人間神経科学研究センターおよび人間神経画像化研究所の所長であるリード・モンタギュ博士(Read Montague PhD)は述べています。「これは大きな一歩であり、方法論的アプローチは完全に人間で実施されました - 11年以上の徹底的な開発を経て。」

運動から得られる情報は、内耳から脳の「前庭核」と呼ばれる部分へ伝わり、この部分は乗り物酔いにおいて重要な役割を果たします。UAB Institut de Neurociències (INc-UAB) とワシントン大学の研究者らは、マウスでこの不快感を引き起こす特定のニューロンを同定しました。研究グループは、短時間かつ繰り返し回転させられたマウスの前庭核の細胞を分析し、VGLUT2タンパク質を発現するニューロンが乗り物酔いの症状において重要であることを実証しました。著者らによると、これらのニューロンは回転による乗り物酔いの影響、例えば食欲減少、体温低下、運動量の低下、条件付け味覚回避(回転の時間に近い時に導入された味への嫌悪)などに必要です。この研究は PNAS に掲載され、オープンアクセスの論文は「Vestibular CCK Signaling Drives Motion Sickness–Like Behavior in Mice(前庭CCKシグナリングがマウスの乗り物酔い様行動を引き起こす)」と題されています。

約4億から5億年前から海を埋め尽くしているサメは、その間に地球や多くの生物が大きく変化してきたにも関わらず、基本的な脊椎動物のグループとしてあまり変わっていません。その体形や生物学的特徴はほとんど変化していません。この理由を明らかにしたのは、ドイツ、オーストラリア、スウェーデン、アメリカから成る国際研究チームです。彼らは、サメが脊椎動物の中で最も低い世代間の突然変異率を持っていることを発見しました。この研究は、ドイツのヴュルツブルク大学 (Julius-Maximilians-Universität Würzburg, JMU) の発生生化学部門のマンフレッド・シャルトル博士(Manfred Schartl, PhD)の研究グループが主導し、2023年10月19日に「Nature Communications」誌に発表されました。公開された論文のタイトルは「Low Mutation Rate in Epaulette Sharks Is Consistent with a Slow Rate of Evolution in Sharks(マモンツキテンジクザメの低い突然変異率はサメの遅い進化速度と一致する)」です。

カリフォルニア大学デービス総合がんセンターの研究チームが、CD95受容体(Fasとも呼ばれる)上の重要なエピトープ(大きなタンパク質を活性化させるタンパク質の一部)を特定し、細胞の自滅を引き起こすことができることを発見しました。この新たな細胞死の誘導能力は、がん治療の向上への道を開くかもしれません。この研究結果は、2023年10月14日にNature誌の「Cell Death & Differentiation」に掲載されました。CD95受容体は細胞膜に存在するタンパク質受容体で、活性化すると細胞が自己破壊する信号を放出します。Fasを調節することで、固形腫瘍、特に卵巣がんにおいて、キメラ抗原受容体(CAR)T細胞療法の恩恵を拡大することも可能です。

「Nature Genetics」誌にて、研究者らが脳の染色体モザイク症の新たな起源メカニズムを報告し、脳モザイク染色体1qの増加が特定の臨床的表現型と関連していることを発見しました。通常、人々の体内の各細胞は同じ遺伝情報を持っています。しかし、時には2つ以上の遺伝的に異なる細胞群を持つことがあります。これは主に胎児期に起こり、「モザイク症」と呼ばれています。これらの細胞群の一部には、疾患や障害を引き起こす遺伝的変化が存在することがあります。神経学者、神経外科医、ゲノム学専門家は、てんかん手術中に切除された脳組織でモザイク症を検査するために協力しました。研究によると、脳のモザイク症はてんかんに大きく関与していることが示されています。2023年10月23日に「Nature Genetics」誌に発表された新しい研究において、オハイオ州コロンバスのネーションワイド・チルドレンズ病院の研究者らは、焦点性てんかんを持つ一部の子供たちの脳モザイク症の別の起源を記述しています。この論文のタイトルは「Post-Zygotic Rescue of Meiotic Errors Causes Brain Mosaicism and Focal Epilepsy(有糸分裂誤りの後期救済が脳モザイク症と焦点性てんかんを引き起こす)」です。

サンフランシスコのグラッドストーン研究所(Gladstone Institutes)の研究者らが、アルツハイマー病の発症リスクが平均よりも高いとされるAPOE4遺伝子変異を持つ人々に朗報をもたらす発見をしました。APOE4が認知症を引き起こす脳の変化につながることは以前から知られていましたが、その具体的なメカニズムは不明でした。しかし、最近の研究で、APOE4を生成するニューロンが、他のAPOE変異体を生成するニューロンと比べて、免疫シグナル分子であるHMGB1を大量に放出することが明らかになりました。このHMGB1が放出されると、脳の免疫細胞であるミクログリアが活性化し、炎症を引き起こし、ニューロンが退化するというプロセスが始まります。

サメは多くの点で他の魚類と異なり、野生での傷からの回復が報告されていることから、傷の治癒能力が驚くほど優れていると言われています。この治癒能力はまだ実験室条件下で文書化されていませんが、サメの皮膚に含まれる化学物質のいくつかは、生医学的に大きな可能性を秘めています。この可能性を調査するために、スウェーデンのカロリンスカ研究所の皮膚科研究者2人が、同僚と共に、小型のサメ、スピニードッグフィッシュ(Squalus acanthias)およびその他の軟骨魚種について、ウッズホールの海洋生物学研究所(MBL)で研究を行いました。彼らの目的は、これらの動物の皮膚のユニークな生化学を理解することです。他の研究所でのサメの研究は、新しい抗生物質の開発や、嚢胞性線維症研究に関連する生化学的経路の発見につながっています。カロリンスカの皮膚科准教授で主任研究員のヤコブ・ウィクストローム博士(Jakob Wikström, PhD)と、上級研究者のエティ・バッハール・ウィクストローム博士(Etty Bachar-Wikström, PhD)は、MBLでサメの2種類と、その近縁種であるリトルスケートの皮膚粘液を調査しました。多くの魚類が比較的滑らかな皮膚を持ち、厚い粘液層で保護されているのに対し、サメは砂紙のように感じる粗い皮膚を持っています。この皮膚が保護的な粘液層を持っているかどうかは明らかではありませんでした。

マウントサイナイ研究者らが共同主導する臨床試験が、進行性の膀胱がん患者において、免疫療法を化学療法レジメンに追加することで生存率が向上することを初めて示しました。この結果は、2023年10月22日に『ニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシン』と欧州医学腫瘍学会(European Society for Medical Oncology)の年次総会で同時に報告されました。ランダム化フェーズ3試験「CheckMate 901」は、化学療法のジェムシタビンとシスプラチンに免疫療法薬ニボルマブを組み合わせた患者群が、化学療法のみを受けた患者群と比較して、顕著な改善を見せました。治療後に病気の徴候がない患者の数は、ニボルマブを含む治療を受けた群でほぼ2倍になりました。ニボルマブは、がんと戦うために免疫システムを活用するモノクローナル抗体の免疫チェックポイント阻害剤です。マシュー・ガルスキー博士(Matthew Galsky, PhD)は、「これまで一次標準治療のシスプラチンベースの化学療法に何らかの新薬を加えても、転移性尿路上皮癌の全体的生存率が改善されたことはありませんでした」と述べています。ガルスキー博士は、ティッシュがんセンター(The Tisch Cancer Institute)のティッシュがん研究所内膀胱がんセンターの共同ディレクターで、この論文の主執筆者です。「これらの結果は、転移性尿路上皮癌治療のための新たな標準的アプローチとして、ニボルマブを含むシスプラチンベースの化学療法を支持しています」。

最近の研究で、AI(人工知能)が抗マラリア薬の一つ、ジヒドロアルテミシニン(DHA)を骨粗しょう症の治療薬として有効であることを特定しました。この研究結果は、アメリカ化学会(ACS)が発行する「ACS Central Science」誌に掲載され、研究論文のタイトルは「Deep Learning-Predicted Dihydroartemisinin Rescues Osteoporosis by Maintaining Mesenchymal Stem Cell Stemness Through Activating Histone 3 Lys 9 Acetylation(ディープラーニングによるジヒドロアルテミシニンの骨粗しょう症治療効果:メセンキマル幹細胞の幹細胞性維持によるヒストン3リジン9のアセチル化活性化)」です。骨粗しょう症は通常、高齢者に多く見られる病気で、骨の再生を担う「オステオブラスト」と骨を分解する「オステオクラスト」とのバランスが崩れることで発生します。現在の治療法は主にオステオクラストの活動を抑制することに焦点を当てていますが、今回の研究では、骨髄メセンキマル幹細胞(BMMSCs)と呼ばれるオステオブラストの前駆細胞を活用した新たな治療法が提案されています。

HSV1ウイルスを使用したこの人類初の第1相試験では、41人の再発性グリオブラストーマ患者を対象に、ブリガム・アンド・ウィメンズ・ホスピタル(BWH)の研究者が設計したオンコリティックウイルス治療が生存期間を延長し、特に以前にウイルス抗体を持つ患者において顕著でした。グリオブラストーマ(GBM)は、攻撃性の高い脳腫瘍で、再発GBMは10ヶ月未満の生存と関連しています。がんに対して体の免疫防御を動員する免疫療法は、GBMには効果的ではなかった理由は、腫瘍を取り囲む環境が体の免疫系の攻撃をほとんど受け入れないためです。マスジェネラルブリガムヘルスケアシステムの創設メンバーであるBWH の研究者らは、この免疫抑制環境を免疫応答に適した環境に変換するために、オンコリティックウイルスを開発しました。その結果、「Nature」誌に掲載された研究では、この新しい遺伝子療法アプローチの安全性と初期の有効性が示され、ウイルスに「免疫学的に慣れている」とされる再発GBM患者のサブグループにおいて生存期間が延長されました。

タフツ大学医学部の科学者たちは、ライム病の原因となる細菌の主要な代謝活動を示すゲノムスケールの代謝モデル、別名「地下鉄マップ」を開発しました。このマップを使用して、彼らは宿主への感染にのみ使用される経路を選択的に標的とする2つの化合物を特定することに成功しました。彼らの研究は2023年10月19日にmSystems誌に掲載されました。オープンアクセスの記事のタイトルは「Metabolic Modeling Predicts Unique Drug Targets in Borrelia burgdorferi(代謝モデリングがボレリア・ブルグドルフェリにおけるユニークな薬物標的を予測する)」です。どちらの薬も多くの副作用があるためライム病の治療には適していませんが、計算上の「地下鉄マップ」を使用して薬物標的と可能性のある既存の治療法を予測することに成功したことは、他の有益な細菌に影響を与えることなく、ライム病のみをブロックする微小物質を開発することが可能であることを示しています。

CLA主導の研究チームは、ヒトの幹細胞由来心筋細胞の成熟を促進する重要な内部制御メカニズムを特定しました。この発見により、心筋細胞が未熟な胎児段階から成熟した大人の形態に発達する方法に関する理解が深まります。この研究成果は、2023年10月16日に「Circulation」誌に「Regulation of Postnatal Cardiomyocyte Maturation by an RNA Splicing Regulator RBFox1(後天的心筋細胞の成熟を制御するRNAスプライシング調節因子RBFox1)」として発表されました。シンガポールのDuke-NUS医学校および他の機関との共同研究により、RNAスプライシング調節因子として知られるRBFox1が、新生児の心細胞よりも成人の心細胞で著しく多く存在することが判明しました。この事実は、心細胞の成熟プロセス中のRBFox1の急激な増加を、既存の単一細胞データの分析を通じても確認しています。「これは、RNAスプライシング制御が新生後の心細胞の成熟に重要な役割を果たすという最初の証拠です」と、UCLAの麻酔学部門で博士研究員としてこの研究を行ったジジュン・ホアン博士(Jijun Huang PhD)は述べています。「RBFox1だけでは、未成熟な胎児心筋細胞を完全に成熟した大人の細胞まで進展させるには不十分かもしれませんが、他のアプローチを超えてこの成熟プロセスを大幅に促進できる新しいRNAベースの内部ネットワークを明らかにしました。」

人間の体は、細胞レベルに至るまで複雑な内部コミュニケーションシステムを有している。しかしながら、これらのシステムは健康な人間の機能に関するメッセージだけでなく、病気にも影響を与えることがある。たとえばがん。「不健康な細胞はどのようにして自らのがん情報を近くの細胞に運び、腫瘍を成長させ、最終的にがんになるのか?」より重要なのは、この流れを制御して病気を止めることができるかどうかである。マサチューセッツ大学アマースト校(UMass Amherst)の機械工学・産業工学助教授であり、生物医学工学の兼任教員、応用生命科学研究所の所属を持つジングレイ・ピン博士(Jinglei Ping)は、この問いに答えるために、5年間で1.9億ドルのNIHからの研究助成金を使用する予定である。NIHからのマキシマイジング・インベスティゲーターズ・リサーチ・アワードは、ピン博士の細胞間コミュニケーションを操作する新しい方法に関する調査を支援する。

フィンランドのオウル大学の研究者たちは、乳がん研究において画期的な発見をしました。彼らは、細胞外マトリックスタンパク質であるコラーゲンXVIIIが、乳がんの進行と転移を著しく促進することを実証しました。さらに、このコラーゲンの機能を抑制することで、乳がん治療に一般的に使用される特定の標的療法の効果を向上させることができることを示しました。これらの発見は、より効果的な、そして全く新しいがん薬の開発につながる可能性があります。この研究は、2023年9月15日号の「The Journal of Clinical Investigation」に掲載されました。オープンアクセスの論文のタイトルは「Targeting Collagen XVIII Improves the Efficiency of ErbB Inhibitors in Breast Cancer Models(コラーゲンXVIIIを標的とすることで、乳がんモデルにおけるErbB阻害剤の効率を改善する)」です。

中国の陸軍医科大学と深セン大学の研究者らが、2023年7月号の「Genes & Diseases」誌に掲載された研究で、前立腺がん(PCa)の骨転移に伴う骨芽細胞病変の発展と進行においてmiR-18a-5pというマイクロRNAが果たす重要な役割を調査しました。特に注目すべきは、骨転移を持つPCa患者の骨微小環境におけるmiR-18a-5pの発現が著しく高まっていたことで、この病気の発症においてmiR-18a-5pが関与している可能性が示唆されています。この論文のタイトルは「Antagonizing Exosomal miR-18a-5p Derived from Prostate Cancer Cells Ameliorates Metastasis-Induced Osteoblastic Lesions by Targeting Hist1h2bc and Activating Wnt/β-Catenin Pathway(前立腺がん細胞由来のエクソソームmiR-18a-5pを拮抗することで、転移による骨芽細胞病変を軽減:Hist1h2bcの標的化とWnt/β-カテニン経路の活性化)」です。

フランシス・クリック研究所(UK)の研究者らは、妊娠ホルモンがマウスの脳を「再配線」して母親としての準備をすることを示しました。彼らの発見によれば、エストロゲンとプロゲステロンの両方が、子供が生まれる前に親としての行動を引き起こすために脳の一部のニューロンに作用することが示されました。これらの適応により、生まれた子たちへの反応が強く、選択的になったとしています。この研究は、Science誌に「Hormone-Mediated Neural Remodeling Orchestrates Parenting Onset During Pregnancy(ホルモンによる神経の再構築が妊娠中の親としての行動の開始を調整する)」として掲載されました。

アルツハイマー病の初期の原因として考えられるのは、アミロイドペプチドと呼ばれる分子の蓄積です。これらは細胞死を引き起こし、アルツハイマー病患者の脳に一般的に見られます。スウェーデンのChalmers University of Technologyの研究者たちは、これらのミスフォールドしたアミロイドペプチドを蓄積した酵母細胞が、酸化グラフェンのナノフレークで処理されると回復することを示しました。彼らの成果は、2023年7月7日にAdvanced Functional Materialsで公開されました。オープンアクセスの論文は「Graphene Oxide Attenuates Toxicity of Amyloid-β Aggregates in Yeast by Promoting Disassembly and Boosting Cellular Stress Response(酸化グラフェンが酵母におけるアミロイドβ凝集体の毒性を低減し、分解を促進し、細胞のストレス応答を強化する)」と題されています。

UCLAが主導する研究者チームは、褐色脂肪組織(BAT)への神経経路を発見しました。BATは、脂肪代謝からの化学エネルギーを熱として放出する組織の一種です。この発見により、肥満や関連する代謝疾患の治療に使用する道が開かれるかもしれません。研究者らは、この神経供給を初めて詳細に記述し、BATの活動を変化させる方法の例を提供しました。これは、治療的に使用する方法を理解するための第一歩であると、シニア著者であるプリーシー・スリカンタン博士(Dr. Preethi Srikanthan)は述べています。彼女は、UCLAのDavid Geffen School of MedicineのEndocrinology, Diabetes & Metabolism部門の医学教授であり、Neural Control of Metabolism Centerのディレクターでもあります。ヒトにおいて、BATの最大の集合場所は首にあります。「以前の文献から、交感神経系がBAT活動の主な『オンスイッチ』であることが分かっています」とスリカンタン博士は言います。「しかし、交感神経系は、心臓や腸などの臓器に対する多くの他の刺激効果も担当しています。BATの活動だけを増加させる方法を見つけるのは難しいので、これらの交感神経がBATに到達する経路を見つけることで、BATを活性化するための非常に特定の刺激を提供する方法を探ることができます。」

インコは驚くべき話し手です。彼らは生涯を通じて新しい音を学び、ほぼ無限のボーカルレパートリーを蓄積することができます。同時に、インコは群れのメンバーに個別に認識されるために呼び声を発します。これは、彼らの呼び声が非常に変わりやすい一方で、どのようにしてユニークに識別可能であるのかという疑問を提起します。マックス・プランク動物行動研究所とMuseu de Ciències Naturals de Barcelonaによるモンクインコに関する研究は、その答えを持っているかもしれません。それは人間のそれと同様の「ボイスプリント」(指紋のようなもの)という独自の声のトーンを持っているというものです。この野生のインコでの発見は、ボイスプリントが他の声的に柔軟な種、例えばイルカやコウモリにも存在する可能性があることを示唆しています。結果は2023年10月4日にRoyal Society Open Scienceにて公開されました。オープンアクセスの論文のタイトルは「Evidence for Vocal Signatures and Voice-Prints in a Wild Parrot(野生のインコにおけるボーカルシグネチャとボイスプリントの証拠)」となっています。

ベイラー医科大学の研究者らは、実験室で変異p53を持つがんの腫瘍成長を抑制し、治療耐性を克服する新化合物「d16」を開発しました。この研究結果はCancer Research Communications誌に掲載され、アメリカがん研究協会のジャーナルにも採用されました。公開されている論文のタイトルは「DNA2 Nuclease Inhibition Confers Synthetic Lethality in Cancers with Mutant p53 and Synergizes With PARP Inhibitors(DNA2ヌクレアーゼの阻害は、変異p53を持つがんに合成致死性をもたらし、PARP阻害剤との相乗効果を持つ)」です。多くの人間のがんで見られる最も一般的な変更の一つはp53の遺伝子変異です。ヘレナ・フォリー-コッシ博士(Dr. Helena Folly-Kossi)は、ベイラー医科大学のウェイ-チン・リン博士(Dr. Weei-Chin Lin)の研究室のポスドク研究員として、この遺伝子が通常腫瘍の成長に対して強力な防護を提供していると述べています。しかし、p53の正常な機能を変更する突然変異は、腫瘍の成長、がんの進行、および治療への耐性を促進する可能性があります。

病院の新生児室では、新生児の細い手首に重要な識別情報、例えば名前、性別、母親、生年月日などを保持する柔らかいバンドを通常配置しています。ロックフェラー大学の研究者たちは、新生児の脳細胞を使い同じアプローチを取っています。これらの新生児は一生IDタグを保持するため、科学者が成長と成熟の方法を追跡できるようになり、脳の老化プロセスをよりよく理解する手段になります。

染色体の不安定性は、細胞分裂中の染色体の数や構造の急激な変化を特徴とする現象で、固形腫瘍ではとても一般的です。そして、これはがんの激しい拡散、すなわち転移と関連しています。転移ががん関連の死因の90%を占めることから、この過程の詳細を解明することは極めて重要です。IRB Barcelonaの発生・成長制御ラボのチーム、ICREA研究者のマルコ・ミラン博士(Dr. Marco Milan)の指導のもと、染色体の不安定性によって引き起こされるDNA損傷ががん細胞の侵入性をどのように増加させるかを明らかにしました。この研究では、不安定性がJAK/STATというシグナル伝達経路を活性化させ、カスパーゼ活性を促進することでDNA損傷を引き起こす方法を詳細に述べています。この損傷により、細胞は初発腫瘍から脱することができ、これが転移を引き起こします。「私たちは長い間、カスパーゼをDNA損傷への反応として細胞死を誘導する要因と見なしてきました。しかし、私たちの発見によれば、カスパーゼがDNA損傷を促進し、侵入性の役割も果たすことが示唆されています。この研究はがん生物学の理解を拡大し、転移を対処するための新しい治療手法の探求への道を開く」とミラン博士は説明しています。

クラゲはこれまで考えられていたよりも進化していることが、新しい研究で明らかになりました。コペンハーゲン大学の研究は、カリブハコクラゲが、これまで想像もされなかった遥かに複雑なレベルで学習できることを示しています。これは、わずか千個の神経細胞で、中枢化された脳を持たないにもかかわらずです。この発見は、脳に対する私たちの基本的な理解を変え、私たち自身の脳の神秘についても教えてくれる可能性があります。クラゲは地球上で5億年以上の時間を経て進化に成功してきたにも関わらず、私たちは彼らを非常に限定的な学習能力を持つ単純な生物と考えてきました。動物において、より進化した神経系がより進化した学習ポテンシャルと等しいというのが一般的な意見です。クラゲとその親戚たち、すなわち刺胞動物は、神経系を発達させた最も初期の生き物と見なされ、かなり単純な神経系を持ち、中枢化された脳を持っていません。

患者の自己免疫系を活用して持続的な疾患管理を促進することが期待される樹状細胞ワクチンが、多発性骨髄腫患者において安全であり、免疫応答を誘発することが確認されました。このワクチンは自家幹細胞移植(ASCT)と併用された際に、疾患の長期的な管理と関連しています。樹状細胞ワクチンは、自家幹細胞移植(ASCT)の前後に投与され、多発性骨髄腫の高リスク患者において、安全であり、免疫原性が確認されました。2023年9月22日にClinical Cancer Researchにて公開された結果によれば、研究の主任者であるフレデリック・ロック博士(Frederick L. Locke)は、Moffitt Cancer Centerの血液骨髄移植および細胞免疫療法部門の主席を務めています。ロック博士は「多発性骨髄腫は慢性的で不治のがんです」と述べています。その後、「樹状細胞ワクチンは、患者の自己免疫系を活用して寛解を促し、がんが再発するのを防ぐ可能性があります」とも付け加えています。CCR誌の論文は「Survivin Dendritic Cell Vaccine Safely Induces Immune Responses and Is Associated with Durable Disease Control After Autologous Transplant in Patients with Myeloma(サバイビン樹状細胞ワクチンは安全に免疫反応を誘導し、骨髄腫患者における自家移植後の持続的な疾患制御に関連する)」というタイトルで発表されています。

抗生物質耐性を持つバクテリアは、我々の生命にとっての脅威となっていますが、新しい薬の開発は遅々として進まないのが現状です。数十年にわたりがん治療に使われてきた確立された薬物群が、その答えとなる可能性が高まっています。スウェーデンのリンシェーピング大学(Linköping University)の研究者達は、新しい抗生物質のクラスを開発中です。多くの薬や候補薬は、細菌や腫瘍細胞を効果的に殺すことが確認されています。しかしこれらは、患者にも悪影響を及ぼすため、慎重に使用されているか、または全く使用されていないのです。例えば、がんの治療に使用される場合、これらの薬は血液に直接投与され、体全体に拡散します。しかし、リンシェーピング大学(LiU)の研究者たちは、これらの強力な成分をより安全に投与する方法の開発に努力しており、これによりさまざまな疾患の治療に新しい可能性がもたらされることを期待しています。この方法については、2023年8月8日に『Journal of Controlled Release』にて公開された論文で詳述されています。「Therapeutic-Oligonucleotides Activated by Nucleases (TOUCAN): A Nanocarrier System for the Specific Delivery of Clinical Nucleoside Analogues(ヌクレアーゼによって活性化される治療用オリゴヌクレオチド(TOUCAN):臨床的ヌクレオシドアナログの特異的な配送のためのナノキャリアシステム)」というタイトルで発表されています。

スイスの.NeuroRestore Centerの研究者らは、完全な脊髄損傷が不可逆的な麻痺につながる中で、マウスで神経の再成長を刺激し、損傷箇所以下の自然なターゲットに神経を再接続することで運動機能を回復する遺伝子治療を開発したと、Science誌で報告しています。マウスや人間の脊髄が部分的に損傷されると、初期の麻痺の後、運動機能の広範な自然な回復が続きます。しかし、完全な脊髄損傷後、この自然な修復は発生せず、回復はありません。重度の損傷後の意味ある回復には、神経繊維の再生を促進する戦略が必要ですが、これらの戦略が運動機能を成功裏に回復するための必要条件は、今まで不透明でした。「5年前、私たちは解剖学的に完全な脊髄損傷を越えて神経繊維が再生できることを実証しました」と、研究のシニア著者であるマーク・アンダーソン博士(Mark Anderson)は述べています。「しかし、新しい繊維が損傷の反対側で正しい場所に接続できなかったため、運動機能を回復するには十分ではないとも理解しました。」アンダーソン博士は.NeuroRestoreの中枢神経系再生のディレクターであり、Wyss Center for Bio and Neuroengineeringの研究者です。

南カリフォルニア大学(USC)のKeck医学部にある遺伝疫学センターおよびUSC Norris Comprehensive Cancer Centerを拠点とする国際研究チームは、攻撃的な形態の前立腺がんと関連している11の遺伝子の突然変異を特定しました。この発見は、タンパク質を作るための指示を含む遺伝コードのキーセクションであるエクソームを探る、これまでで最大規模の前立腺がん研究からもたらされました。研究者らは、約17,500人の前立腺がん患者からのサンプルを分析しました。腫瘍科医はこの遺伝子テストの助けを借りて、攻撃的な前立腺がんを持つ特定の個人の治療法をカスタマイズしています。結果は治療を情報提供し、一つのターゲット療法クラスがいくつかの遺伝性前立腺がんに対して効果的であることが証明されています。テストの結果はまた、患者の家族メンバーの間で遺伝子スクリーニングを導くこともでき、彼らはリスクを減らす措置を講じるチャンスを持ち、早期発見で医師とより緊密に協力することができます。

疾患の遺伝的原因を追跡する確立された方法の1つは、動物の単一の遺伝子をノックアウトし、それが生物にどのような影響を及ぼすかを研究することです。しかし、多くの疾患において、病理は複数の遺伝子によって決定されています。そのため、研究者は、任意の遺伝子が疾患にどれだけ関与しているかを特定することが非常に難しくなります。これを行うためには、研究者らは各目的の遺伝子変更ごとに多くの動物実験を行わなければなりません。ETH Zurichのバイオシステム科学およびエンジニアリング学部の生物工学教授であるランダル・プラット博士(Randall Platt)を中心とした研究者らは、実験動物としての研究を大幅に簡略化し、高速化する方法を開発しました。この手法はCRISPR-Cas遺伝子はさみを使用して、動物一個体の細胞内で数十の遺伝子変更を同時に行います。各細胞で1つの遺伝子が変更されるだけでありながら、臓器内のさまざまな細胞は異なる方法で変更されます。この結果、個々の細胞を正確に分析することができます。これにより、研究者は一度の実験で多数の異なる遺伝子変更の影響を調査することができます。

新たな研究で、自己免疫疾患の炎症をコントロールする上で、生姜サプリメントが果たす重要な役割が明らかになりました。この研究は、2023年9月22日にJCI Insight(The Journal of Clinical Investigation—JCIが発行)にて公開され、生姜サプリメントが白血球の一種である中性白血球に与える影響を中心に調査しています。特に、中性白血球のエクストラセルラートラップ(NET)形成、別名NETosis、およびその炎症コントロールに焦点を当てています。オープンアクセスの記事は、「Ginger Intake Suppresses Neutrophil Extracellular Trap Formation in Autoimmune Mice and Healthy Humans(生姜摂取は自己免疫を持つマウスと健康な人間における中性白血球エクストラセルラートラップ形成を抑制する)」と題されています。研究によれば、健康な個体における生姜の摂取は、その中性白血球をNETosisに対してより抵抗力を持たせることが分かりました。これは重要です。なぜならNETは、炎症と凝固を推進する微細なクモの巣のような構造であり、多くの自己免疫疾患、例えば、ループス、抗リン脂質抗体症候群、リウマチ性関節炎に寄与しているからです。

CERKL(セラミドキナーゼライク)遺伝子の作用機序には、今もなお多くの謎が存在しています。この遺伝子が変異すると、網膜色素変性症や他の遺伝性視覚障害を引き起こします。バルセロナ大学のチームは、CERKL遺伝子の欠如が、光によって生成される酸化ストレスと戦う網膜細胞の能力をどのように変化させ、失明を引き起こすのか細胞死のメカニズムを解明しました。この新しい研究は、マウスを用いて行われ、2023年9月1日に『Redox Biology』誌に掲載されました。これは、遺伝性失明の特徴付けにおいて一歩前進であり、精密医療に基づく未来の治療をアドレスするための主要なメカニズムを特定するものです。オープンアクセスの論文のタイトルは「Exacerbated Response to Oxidative Stress in the Retinitis Pigmentosa CerklKD/KO Mouse Model Triggers Retinal Degeneration Pathways Upon Acute Light Stress(網膜色素変性症CerklKD/KOマウスモデルにおける酸化ストレスへの過剰な反応は、急性光ストレス時に網膜変性経路を引き起こす)」です。

脳細胞の環状RNA(circRNA)の研究を通じて、神経疾患に関する新しい洞察を得た研究者たちがいます。Mass General Brigham医療システムの創設メンバーであるBrigham and Women’s Hospitalの研究者チームは、パーキンソン病やアルツハイマー病に関与する脳細胞を特徴づける11,000以上の異なるRNAサークルを特定しました。彼らの結果は2023年9月18日にNature Communicationsで公開されました。オープンアクセスの論文のタイトルは「Circular RNAs in the Human Brain Are Tailored to Neuron Identity and Neuropsychiatric Disease(ヒトの脳における環状RNAは、ニューロンのアイデンティティと神経精神疾患に特化している)」です。

Cold Spring Harbor Laboratoryのピーター・ウェスコット博士(Peter Wescott, PhD)によると、DNAミスマッチ修復欠損(MMRd)は、しばしば大腸がんと関連している遺伝的状態であり、これはがんが形成される前の正常な細胞や既に腫瘍が形成された後の細胞で発生することがあると言います。この状態は、DNAのコピー時のミスを細胞が正しく修復するのを困難にします。結果として、多数の変異が腫瘍内で生じたり、高い腫瘍変異負担(TMB)となったりすることがあり、高TMBを持つ一部の患者は、免疫療法に良好に反応することがあると言います。しかし、進行したMMRd腫瘍を持つ患者の半数以上は免疫療法には反応しません。そこで今、ウェスコット博士とその同僚が、その理由を明らかにする研究に取り組んでいます。彼らの研究成果は2023年9月14日にNature Geneticsで公開され、オープンアクセスの記事のタイトルは「Mismatch Repair Deficiency Is Not Sufficient to Elicit Tumor Immunogenicity(ミスマッチ修復欠損だけでは腫瘍の免疫原性を引き起こすのに十分ではない)」と題されています。この論文ではMITのジャックス博士(Tyler Jacks, PhD)がこの記事の上級著者として名前が挙げられています。

ヨーロッパムクドリの持つレパートリーは非常に驚くべきものです。生涯を通じてさまざまなさえずりや鳴き声、歌を学ぶこの多才な鳥は、発声学習において最も進化している鳥の一つとされています。そして今、新しい研究が、ムクドリや他の複雑な発声学習を持つ鳥が優れた問題解決能力も持つことを明らかにしました。このオープンアクセスの論文は「Science」誌に「Songbird Species That Display More-Complex Vocal Learning Are Better Problem-Solvers and Have Larger Brains(発声学習がより複雑な鳥は、問題解決能力が高く、脳も大きい)」というタイトルで2023年9月15日に掲載されました。「複雑な発声学習を持つのは高度な知性を持つ動物だけだという長い間の仮説があります」と、The Rockefeller Universityのエーリッヒ・ジャーヴィス博士(Erich Jarvis)の研究室に所属するジャン=ニコラ・オーデ博士(Jean-Nicolas Audet)は語ります。「それが真実であるならば、複雑な発声学習を持つ動物は他の認知タスクにおいても優れているはずですが、それが証明されたことはこれまでありませんでした。」

研究者らは、海洋微生物を遺伝子改変して、塩水中のプラスチックを分解する能力を持たせました。具体的には、この改変された生物は、水のボトルから衣類までさまざまなものに使用され、海洋の微小プラスチック汚染の大きな原因となっているポリエチレンテレフタレート(PET)を分解することができます。ノースカロライナ州立大学の化学およびバイオモレキュラ工学の助教授であるネイサン・クルック博士(Nathan Crook)は、この研究に関する論文の対応著者として、「これは興奮するニュースです。私たちは海洋環境におけるプラスチック汚染に対処する必要があります」「海からプラスチックを取り出して埋め立てるという選択肢もありますが、それ自体が別の課題を持っています。これらのプラスチックを再利用可能な製品に分解する方が良いでしょう。それを実現するためには、プラスチックを安価に分解する方法が必要です。私たちのこの研究は、その方向への大きな一歩です。」と述べています。この課題に取り組むため、研究者らは2種類の細菌と共同で作業しました。最初の細菌、ビブリオ・ナトリエゲンス(Vibrio natriegens)は、塩水中で繁殖し、非常に迅速に増殖することで注目されています。2番目の細菌、イデオネラ・サカイエンシス(Ideonella sakaiensis)は、PETを分解し摂取するための酵素を生成する能力で知られています。

一般的な感染症であるが、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)―通称“ゴールデンスタフ”―が血流に入ると、敗血症を引き起こし、生命に危険を及ぼす可能性がある。ゴールデンスタフは、抗生物質に対する耐性を持つことで悪名高く、これにより治療が困難となり、耐性菌に感染した患者の健康への悪影響が増加している。2023年9月12日に「Cell Reports」で公開されたこの分野で最も包括的な研究の1つで、ピーター・ドハーティ感染症・免疫研究所(Doherty Institute)を中心とする研究者チームは、1300以上のゴールデンスタフ株のユニークな遺伝的プロファイルを分析した。このデータを患者情報や抗生物質情報と組み合わせることで、患者の要因が死亡リスクを決定する上で重要である一方で、特定の遺伝子が抗生物質の耐性、さらには抗生物質や免疫系を逃れて血中に留まるバクテリアの能力と関連していることが明らかになった。公開された論文のタイトルは「A Statistical Genomics Framework to Trace Bacterial Genomic Predictors of Clinical Outcomes in Staphylococcus aureus Bacteremia(黄色ブドウ球菌の敗血症における臨床的結果の細菌ゲノム予測因子を追跡する統計ゲノミクスフレームワーク)」である。

現在および歴史的な環境変化の包括的なイメージを構築するために、迅速な画像解析と人工知能を組み合わせた新システムが科学者たちの助けとなるかもしれません。異なる植物種からの花粉粒は、その形状に基づいて独自で識別可能です。湖の堆積物コアなどのサンプルに捕獲された花粉粒を分析することで、数千から数百万年前までの歴史においてどの植物が繁栄していたかを科学者たちは理解しています。これまで、科学者たちは、堆積物や空気サンプル中の花粉のタイプを手動で数え、顕微鏡を使用していましたが、これは専門的で時間のかかる作業でした。現在、University of Exeter と Swansea University の科学者たちは、花粉をはるかに迅速に識別・分類するシステムを構築するために、最先端の技術である画像流れ細胞計測法と人工知能を組み合わせています。彼らの進捗は、2023年9月7日にNew Phytologist誌で公開された研究論文に掲載されました。オープンアクセスのこの論文は「Deductive Automated Pollen Classification in Environmental samples via Exploratory Deep Learning and Imaging Flow Cytometry(探索的深層学習と画像流れ細胞計測法を利用した環境サンプルにおける演繹的自動花粉分類)」というタイトルで公開されています。

多嚢胞性卵巣症候群(PCOS)は、女性のホルモンバランス、妊孕性、全体的な健康を影響する普遍的な内分泌障害です。この病気の治療は非常に難しく、症状も原因も異なります。しかし、University of Chicago(UChicago)の研究者たちが、体のシステムを調整し、炎症を軽減することで、PCOSの複数の症状を改善する新しい治療法を提示しました。最近公表された結果は、幹細胞や他のすべての研究された細胞が放出する微小な浮遊分子パッケージ、エクソソームとしても知られる間葉系幹細胞由来の細胞外小胞(EVs)を使用するこの新しい治療法の有望性を示しています。「現在のPCOSの治療は症状だけを対象としており、最も一般的な治療法である経口避妊薬は、不妊という患者の悩みを解決していません。」と、UChicagoのスタッフサイエンティストであり、この研究の第一著者であるハンスー・パーク博士(Hang-Soo Park, PhD)は語ります。「私たちのアプローチは、症状管理から根本的な原因の治療へと大きくシフトします。これにより長期的により効果的であり、患者が望むならば子供を持つことができるでしょう。」

「がん」という言葉を耳にすると、多くの人が一つの塊を思い浮かべることが多いと思いますが、膠芽腫の細胞は非常に侵襲性が高く、中心部から急速に拡散します。これが膠芽腫を完全に根絶することを非常に困難にしています。現在の治療法、例えば膠芽腫の治療に承認されている標準的な化学療法であるテモゾロミドを使用しても、テモゾロミド耐性の腫瘍は診断後10年以内に生存する患者が1%未満で、50%以上の患者で再発します。カナダ・トロントのThe Hospital for Sick Children(SickKids)の研究チームが、2023年9月11日にNature Cancer誌で公開された研究で、膠芽腫の新しい潜在的な治療アプローチとして、膠芽腫細胞内のプロテイン-プロテイン相互作用を標的とするデザイナーペプチドを紹介しました。「私たちは膠芽腫におけるこれまで知られていなかったプロテイン間相互作用の役割を明らかにし、それに基づいてデザイナーペプチドを開発しました。これは、前臨床モデルでの主要な膠芽腫タイプすべての治療において高い治療効果を持つものです」と、発展的&幹細胞生物学プログラムのシニアサイエンティストであるシー・ファン博士(Xi Huang)は述べています。「これが次世代の膠芽腫治療の基盤となる可能性があります。」そのNature Cancerの論文のタイトルは「A Designer Peptide Against the EAG2–Kvβ2 Potassium Channel Targets the Interaction of Cancer Cells and Neurons to Treat Glioblastoma(EAG2-Kvβ2カリウムチャネルに対するデザイナーペプチドは、がん細胞と神経細胞の相互作用を標的として膠芽腫を治療します)」です。

ミトコンドリアに関する最新の研究から、パーキンソン病の早期発見に向けた重要な進展が見られます。Duke Healthの神経科学者チームが開発したこの血液検査は、神経系のダメージが進行する前に疾患を診断する新しい方法を提供するかもしれません。新しい血液ベースの診断テストは、世界中で1,000万人が罹患しているとされるパーキンソン病、アルツハイマー病に次ぐ第二の神経変性疾患にとって、大きな進歩となります。この研究は2023年8月30日にScience Translational Medicine誌にて公開されました。公開された論文のタイトルは「A Blood-Based Marker of Mitochondrial DNA Damage in Parkinson’s Disease(パーキンソン病におけるミトコンドリアDNA損傷の血液ベースマーカー)」です。

史上初めて、研究者のグループが2,900年前の土のレンガから古代のDNAを成功裏に抽出しました。この分析は、当時と場所で栽培されていた植物の種の多様性について魅力的な洞察を提供し、他の場所や時代の粘土材料に関する類似の研究への道を開く可能性があります。結果は、2013年8月22日に「Scientific Reports」に公開されました。オープンアクセスの論文は、「Revealing the Secrets of a 2900‑Year‑Old Clay Brick, Discovering a Time Capsule of Ancient DNA(2900年前の土のレンガの秘密を明らかにし、古代のDNAのタイムカプセルを発見)」と題されています。現在、デンマーク国立博物館に収蔵されているこのレンガは、ネオアッシリア王アシュルナシルパル二世(Ashurnasirpal II)の宮殿から発見されました。それは現代の北イラクにあるニムルドの北西宮殿として知られていますが、紀元前879年頃に建設が始まりました。レンガにはキュニフォームの碑文が刻まれており、今は絶滅したセム語族のアッカド語で、「アシュルナシルパル、アッシリアの王の宮殿の財産」と記述されています。これにより、レンガを紀元前879年から紀元前869年の間の10年以内に正確に日付けることができます。

2018年、NOAAのモントレー湾国立海洋保護区とNautilus Liveの研究者たちは、カリフォルニア中央海岸沖の深海底に数千のタコが巣を作っているのを発見しました。この「オクトパスガーデン(タコの保育園)」の発見は、世界中の何百万人もの人々、そしてMBARI(Monterey Bay Aquarium Research Institute)の科学者たちの興味を引きつけました。3年間にわたり、MBARIとその協力者たちは高度な技術を使ってオクトパスガーデンを監視し、この場所が深海のタコにとってなぜ魅力的なのかを正確に理解しようとしました。2023年8月23日にScience Advancesで公開された新しい研究によれば、MBARI、NOAAのモントレー湾国立海洋保護区、Moss Landing Marine Laboratories、アラスカ・フェアバンクス大学、ニューハンプシャー大学、およびフィールド博物館の研究者チームは、深海のタコが繁殖と巣作りのためにオクトパスガーデンに移動することを確認しました。オクトパスガーデンは、知られている深海のタコの保育園の中で数少ないものの1つです。この保育園では、深海の熱水泉からの暖かさがタコの卵の発育を加速させています。

ヒトのゲノムに自然に存在するウイルスの遺伝的名残が、神経変性疾患の発展に影響を与える可能性があると、ドイツ神経変性疾患センター(DZNE:Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen)の研究者たちが結論づけました。彼らは細胞培養に関する研究を基にこの結果を報告しています。彼らの見解では、これらの「内因性レトロウイルス」が、特定の認知症の特徴である異常なタンパク質の集積の拡散に寄与する可能性があるということです。したがって、これらのウイルスの遺跡は治療の潜在的なターゲットとなり得ます。このオープンアクセスの論文は、「Reactivated Endogenous Retroviruses Promote Protein Aggregate Spreading(再活性化された内因性レトロウイルスがタンパク質凝集体の拡散を促進する)」というタイトルで、Nature Communications誌にて2023年8月18日に発表されました。

アルツハイマー病の特徴の一つとして、体内のサーカディアンリズム、つまり、私たちの生理的プロセスを調節する内部の生物学的時計の乱れが挙げられます。アルツハイマーを持つ人の約80%が、睡眠の困難や夜間の認知機能の低下など、このような問題を経験しています。しかし、この病気の側面を対象としたアルツハイマー病の治療法は存在していません。新たな研究では、University of California San Diego School of Medicineの研究者たちが、マウスを対象に、時間制限食事という間欠的な断食を用いてアルツハイマー病で見られるサーカディアンリズムの乱れを修正することができることを示しました。この研究では、時間制限食事を与えられたマウスは、記憶力が向上し、脳内のアミロイドタンパク質の蓄積が減少しました。この発見は、ヒトでの臨床試験を開始する可能性が高いと言われています。この論文は、2023年8月21日にCell Metabolismに掲載され、オープンアクセスの記事として公開されています。論文のタイトルは「Circadian Modulation by Time-Restricted Feeding Rescues Brain Pathology and Improves Memory in Mouse Models of Alzheimer’s Disease(時間制限食事によるサーカディアンモジュレーションがアルツハイマー病マウスモデルの脳病理を救済し、記憶を向上させる)」となっています。

がんとの戦いにおいて、免疫療法は非常に有望な武器と見なされています。その本質は、悪性細胞を特定し、破壊するように体の免疫システムを活性化することです。ただし、その破壊は健康な細胞を傷つけないように、できるだけ効果的で特異的でなければなりません。Ludwig Maximilian University(LMU)、Technical University of Munich(TUM)、そしてHelmholtz Munichの研究者チームは、この目的を達成するための新しい方法を提案しています。「中心となるのは、任意の抗体で特異的に装着できる、折り畳まれたDNA鎖の小さなシャーシです」とセバスチャン・コボルド博士(Professor Sebastian Kobold)は説明します。彼のチームはMunich University Hospitalで新しいプラットフォームの影響をin vitroおよびin vivoで調査しました。この成果はNature Nanotechnology誌で「プログラム可能な多特異的なDNA折り紙ベースのT細胞エンゲージャー(Programmable Multispecific DNA-Origami-Based T-Cell Engagers)」というオープンアクセス論文で発表されました。

ペンシルヴァニア大学のPerelman School of Medicineの新しい研究によれば、血液脳関門(BBB)が、蟻のコロニーの機能にとって重要な振る舞いを制御するのに重要な役割を果たしていることが明らかにされました。この研究の意味は蟻の世界を超えて広がっており、他の種、特に哺乳類においても類似のメカニズムが存在する可能性を示唆しています。2023年9月7日にCell誌に掲載されたこのオープンアクセスの論文のタイトルは「Hormonal Gatekeeping Via the Blood-Brain Barrier Governs Caste-Specific Behavior in Ants(血液脳関門を通じたホルモンのゲートキーピングが蟻の階級特有の行動を制御する)」です。蟻をはじめとする多くの生物において、BBBは脳を細菌や有害物質から守る役割を果たす密閉された細胞から成り立っています。この保護的な障壁は、脳や神経系の働きにおいて中心的な役割を果たしています。現在の研究は、シェリー・バーガー博士(Shelley Berger, PhD)率いるペンエピジェネティクス研究所のチームが、シロアリとその独特の階級ベースの行動に焦点を当てて行われました。蟻のコロニー内のこれらの異なる階級(社会的グループ)は、しばしばコロニー内での異なるタスクを遂行し、さらには寿命においても大きな違いがあることがよく知られています。

テキサス州サンアントニオ大学(University of Texas at San Antonio、UTSA)のバレリー・スポンセル博士(Valerie Sponsel)の生物学研究室には、アルテミシア・アンニュア(Sweet Annie)というヨモギ属の越年草が整然と並べられています。この植物は、医薬成分を持つことで知られています。スポンセル博士の研究室のちょうど上の階には、フランシス・ヨシモト博士(Francis Yoshimoto)の化学研究室があり、彼はこの植物の葉から医薬成分を抽出しています。近いうちに、彼らはUTSAのアニー・リン博士(Annie Lin)と合流し、抽出された成分を癌細胞に試験する予定です。研究の焦点は、この植物に含まれるArteannuin Bという成分が、癌細胞や新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)に引き起こされるCOVID-19との関係を解明することだと言います。「処方薬の約50%は、植物、菌類、またはバクテリアから由来しています。これらの薬の半分は植物由来です。この事実を考慮すると、世界に存在するすべての薬がどれだけ驚異的かがわかります」とスポンセル博士は語る。「様々な植物が異なる医薬成分を生産します。特に癌に関しては、過去半世紀で初めて発見された多くの成分が存在します。すべての癌を治療する単一の成分は存在しないため、研究が続けられています。」

ドイツのルール大学ボーフムの化学および生化学部に所属するヨハネス・カルゲス博士(Dr. Johannes Karges)を中心とする国際研究チームが、癌細胞に蓄積し、光の活性化後にこれを除去するナノ粒子を開発しました。さらに、研究者らはナノ粒子にラベルを付けて、免疫細胞が体内の類似した細胞を排除する方法を学ぶようにしました。これにより、未検出の転移も治療することができると言われています。この研究結果は、2023年9月2日のNature Communications誌にて公開されました。この論文は「Theranostic Imaging and Multimodal Photodynamic Therapy and Immunotherapy Using the mTOR Signaling Pathway(mTORシグナル経路を使用した診断イメージングおよび多機能光線力学療法と免疫療法)」と題されています。ほとんどの癌は転移性を持っているため、全身に広がる可能性があります。原発性腫瘍の細胞は周囲の組織に成長し、血流やリンパ系を通じて遠隔の臓器に移動して、そこで二次転移性腫瘍を形成します。カルゲス博士は次のように説明しています。「現在、原発性腫瘍と戦う効果的な方法はありますが、転移はまだ非常に治療が難しい。癌で死亡する人の90%は、原発性腫瘍ではなく、転移および腫瘍の後退から死亡しています。」

Coya Therapeutics社は特許取得済みのエクソソーム結合修正技術を使用し、免疫細胞への選択的な標的を増加させるために、サイトトキシックTリンパ球関連タンパク質4(CTLA-4)という表面タンパク質を持つTreg由来のエクソソームを設計しました。この特許技術は遺伝的な修正を必要とせず、エクソソームの操作の既知の制限を克服し、エクソソームの内部に治療用の物質を搭載することができると言います。CTLA-4でエンジニアリングされたTregエクソソームは、マクロファージやT細胞を含む免疫細胞への標的化、結合、取り込み、摂取を劇的に増加させました。この技術は、特定の細胞や組織タイプを標的とするためのタンパク質とともにエクソソームの表面をエンジニアリングするプラットフォームとして機能する可能性があり、エピトープ駆動性の自己免疫疾患やがんの治療にも使用できます。

エクソソームと呼ばれる微小な胞体粒子が糖尿病患者で欠陥していると、それが炎症を引き起こし、傷の治癒を阻害する原因となることが、ピッツバーグ大学とUPMCの研究者による研究で明らかとなった。この研究は「Nanoscopic and Functional Characterization of Keratinocyte-Originating Exosomes in the Wound Fluid of Non-Diabetic and Diabetic Chronic Wound Patients(非糖尿病患者および糖尿病慢性傷患者の傷液中の角化細胞由来エクソソームのナノスケープおよび機能的特性評価)」というタイトルのNano Today誌に2023年8月16日に掲載された。この研究は、ピッツバーグ大学の外科学准教授であるガタック博士(Dr. Subhadip Ghatak)が主導したものである。糖尿病患者の慢性的な傷において、これらの不良なエクソソームは、傷を治すのに必要な情報を細胞に伝えることができないことが発見されました。この洞察により、新しいエクソソーム中心の治療法が慢性傷の治療を促進するための新たな道が開かれることになるでしょう。

韓国・中央大学(Chung-Ang University)の研究者が、子宮頸がんの早期診断のための新しいDNAバイオセンサーを開発しました。この電気化学センサーは、ヒトパピローマウイルスHPV-16およびHPV-18のDNAを高い特異性で検出することが可能です。子宮頸がんの診断は、ヒトパピローマウイルス(HPV)-16とHPV-18から産生されるターゲットDNAの検出を必要としています。この課題に取り組み、カン・ウナ博士(Eunah Kang)とキム・ヨンジュン氏(Youngjun Kim)は中央大学の化学工学および材料科学学部で、グラフィティックナノオニオンとモリブデンディスルフィド(MoS2)ナノシートの複合を用いて、HPV-16およびHPV-18を効果的に検出する電気化学DNAバイオセンサーを開発しました。

アルツハイマー病の既存の前臨床試験を再検討するため、ピッツバーグ大学医学部の神経科学者たちはマーモセット猿における遺伝的アルツハイマーの初の非ヒト霊長類モデルを作成しました。研究者らは、ヒトの早発性の病気に関連する同じ遺伝子に変異を持つマーモセットにおいて、老化とアルツハイマー病の遺伝的、分子、機能、認知を特徴付け、検証する作業を進めています。このアプローチはAlzheimer’s & Dementia: Translational Research & Clinical Interventionsに詳述されており、論文のタイトルは「Bridging the Rodent to Human Translational Gap: Marmosets As Model Systems for the Study of Alzheimer’s Disease(霊長類を介したヒトへの移行のギャップを埋める: アルツハイマー病研究のモデルシステムとしてのマーモセット)」です。

神経科学の世界が大きな動揺を見せている。脳を構成する主要な二つの細胞、ニューロンとグリア細胞の間に、新たなハイブリッド細胞が隠れていたことが明らかになった。神経科学の歴史を通じて、ニューロンのネットワークを通じた情報の高速な処理・伝達の能力が脳の主要な機能であると認識されてきた。これをサポートするため、グリア細胞は構造的、エネルギー的、免疫関連の役割を果たし、生理的定数を安定させてきた。その中でも、アストロサイトは、ニューロン間で情報伝達のための神経伝達物質が放出される接触点、シナプスを密接に取り囲んでいる。このため、アストロサイトがシナプス伝達に積極的な役割を果たしている可能性があると長らく考えられてきた。しかしこれまでの研究は結果が一致せず、明確な科学的合意に至っていなかった。

Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvaniaの科学者たちは、CAR T細胞療法を使用して、ほぼすべての血液がんを治療するための新しい戦略を示しています。この治療法は、現在五つの血液がんのサブタイプに対して承認されています。最新の研究では、研究者たちは、ほとんどの血液細胞に存在し、ほとんどすべての血液がん細胞にも見られる表面マーカー、CD45をターゲットにした工学的に改変されたCAR T細胞を使用しました。しかし、CD45は健康な血液細胞にも見られるため、研究チームは、CD45への攻撃が健康な血液細胞数の低下を引き起こし、命を脅かす可能性のある副作用を伴う問題を克服するための新しい方法として、CRISPRベース編集を使用して「エピトープ編集」という手法を開発しました。これは、CAR T細胞がそれを認識しないように、CD45分子の一部をわずかに変更するものであり、それでも血液免疫システム内で正常に機能できます。この研究は、2023年8月31日にScience Translational Medicineで公開され、「Epitope Base Editing CD45 in Hematopoietic Cells Enables Universal Blood Cancer Immune Therapy(造血細胞におけるCD45のエピトープベース編集による普遍的な血液がん免疫療法の実現)」と題されています。

オランダのユニバーシティ・オブ・ホンニンゲンとアメリカのCenter for Coastal Studiesが主導する国際的な海洋科学者チームが、4種類のクジラの家族群のDNAを調査し、その突然変異率を推定しました。その結果、これまで考えられていたよりもはるかに高い突然変異率が明らかとなりました。これは、人間や類人猿、イルカなどの小型哺乳動物と同等のレベルです。この新たに特定された突然変異率を用いると、捕鯨以前の北大西洋のザトウクジラの数は、以前の研究が示す数値よりも86%少ないことが示されました。この研究は、野生集団の突然変異率を推定するためのこの手法が有効であることを初めて証明したもので、2023年8月31日にScience誌に「Wild Pedigrees Inform Mutation Rates and Historic Abundance in Baleen Whales(野生の家族構成が示すクジラの突然変異率と歴史的な豊富さ)」として公開されました。

ミシガン州デトロイトのウェイン州立大学(WSU)の神経科学研究者たちは、アルツハイマー病の神経変性の進行の可能性と速度を予測するための神経フィラメント軽鎖(NfL)の血液レベルの有用性を確認するレビュー論文を公表しました。血液中のNfLは、最小限の侵襲で簡単にアクセスできるバイオマーカーであるため、臨床的に非常に役立つ指標となります。ユン・ヨジン氏(Youjin Jung)とジェシカ・ダモワゾー博士(Jessica Damoiseaux, PhD)は、MRIやPETイメージングからの神経変性の構造的・機能的な脳イメージング測定と血清または血漿中のNfLとの関連を調査するために既存の文献を分析しました。ユン氏は、行動および認知神経科学プログラムの博士課程の学生であり、WSUの老年学研究所の研修生でもあります。ダモワゾー博士は、老年学研究所および心理学部の准教授です。レビュー論文「The Potential of Blood Neurofilament Light As a Marker of Neurodegeneration in Alzheimer’s disease(アルツハイマー病における神経変性のマーカーとしての血中神経フィラメント軽鎖の可能性)」は、2023年8月4日にBrain誌に掲載されました。

メラノーマ患者は、色素産生細胞が制御を失って増殖する最も問題のある皮膚がん形態で、既存の免疫療法からベネフィットを得ることができますが、すべての患者がそうであるわけではありません。現在の免疫療法薬に応答しない患者は50%以上に上り、初回で応答した中で多くは薬の効果に耐性を持つようになります。したがって、より効果的な免疫療法の開発に加えて、治療開始時にどの患者がよく応答するのか、またどの患者が応答を続けるかまたは停止するのかを医師が判断することが必要となります。メラノーマ患者のがん性皮膚病変は容易にアクセスできるため、それらを根絶する効果的な方法は、免疫療法を全身に静脈内に投与するのではなく、局所的に適用することかもしれません。また、免疫応答と望ましい炎症反応をシグナルする様々なバイオマーカーを感度良く継続的に測定することで、腫瘍部位における免疫系の治療反応を監視することが、より良く、より個別化された患者ケアを可能にするかもしれません。

免疫療法は、体自身の免疫システムを活用してがんを治療する有効な方法として知られています。しかし、すべての患者がこの治療に反応するわけではありません。そのため、がん研究者たちは、より多くの人々にとって有効となる免疫療法を最適化する新しい方法を求めています。そして最近、Salk Instituteの科学者たちとその同僚たちは、ミトコンドリア(細胞の電力源)におけるエネルギー生産の初期段階を操作することで、マウスのメラノーマ腫瘍の成長を減少させ、免疫応答を強化することができることを発見しました。2023年9月21日に「Science」誌に掲載された研究では、この発見を「Manipulating Mitochondrial Electron Flow Enhances Tumor Immunogenicity(ミトコンドリアの電子フローを操作して腫瘍の免疫原性を強化する)」というタイトルの論文で詳しく紹介しています。「腫瘍が成長の利点を得るとともに免疫システムを逃れる代謝状態をどのように取得するのかをより深く理解したかったのです。私はこれを"ダブルワミー"と呼んでいます」と、論文の共同上級著者であり、Salk InstituteのNOMIS Center for Immunology and Microbial Pathogenesisのディレクターであるスーザン・ケッチ博士(Susan Kaech)は語っています。「そして、私たちは腫瘍を免疫システムにより認識しやすくし、免疫療法に対して可能性が高い反応を示す方法を見つけました。」

高糖質の食事は、2型糖尿病、心臓疾患、一部のがんに影響することが知られています。しかし、UCLAの肝臓基礎研究プログラムのディレクターを務めているラジャット・シン(Rajat Singh)医師によれば、肥満が肝臓に及ぼす影響やそれによって引き起こされる連鎖的な影響は、あまり注目されていないと言います。肝臓は、500以上の重要な機能を持つだけでなく、血流中の過剰なグルコースを取り除き、それをグリコーゲンとして保存する役割も果たしています。飽和脂肪、砂糖、単純炭水化物が多い食事を摂取すると(ライフスタイルや遺伝要因も含む)、肝臓は食物を通常のように分解して処理することができなくなります。その結果、グルコースが脂肪として保存されるようになります。やがて、この脂肪の蓄積が非アルコール性脂肪性肝疾患、または脂肪肝炎を引き起こす可能性があります。これは、全世界の人口の約4分の1に影響を与えると推定される、あまり知られていない状態です。初期の症状やバイオマーカーがほとんどないため、この病気は「無症候性の流行」とも呼ばれています。

国際的な研究コンソーシアムが2,000の犬ゲノムを生成・解析しました。この結果得られた先進的な遺伝学ツールキットは、犬の家畜化、品種の形態や行動の遺伝的な違い、疾患の感受性、およびゲノムの進化と構造に関する複雑な生物学的問題に答えるために使用できます。2023年8月15日にGenome Biologyで公開されたこの研究は、ツールキットリソースの内容と最初の一連の発見を説明しています。この公開は、Dog10Kコンソーシアムの取り組みの集大成であり、25の機関での48人の科学者が、この巨大な解析作業のためのサンプルとリソースを提供しています。

コンスタンティン・ツオアナス氏(Constantine Tzouanas)は、ハーバード-MITヘルスサイエンスアンドテクノロジー(HST)プログラムのヘルツフェローおよびNSF大学院研究フェローとして、生物工学の専攻で医学工学および医学物理の博士を目指しています。彼は体の最小単位である個々の細胞を研究することで、複雑な生物学的システムを分解、理解、および設計することを目指しています。彼は自分の研究について、「私がよく使う例え話は、壊れた車を見たとき、フロントガラスが割れていたり、バンパーが凹んでいたりすれば簡単に説明できます。しかし、事故につながった磨耗したブレーキパッドなどの統一的な原因や介入の機会を特定するのは難しい。」と説明しました。ツオアナス氏は、彼の指導教官、アレックス・シャレク教授(Alex Shalek)の下、体が感染症とストレスに対応するときに発生する組織間の相互作用を特定するプロジェクトを主導しています。新しい治療法への手がかりを明らかにするとともに、ツオアナス氏は体が統一されたシステムとしてどのように機能するかをよりよく理解したいと考えています。

フライブルク大学医学部のベルント・ファクラー博士(Prof. Dr. Bernd Fakler)を中心とするドイツ・アメリカの研究チームは、哺乳動物の脳における学習と記憶形成におけるNoelin1-3タンパク質の大きな影響を明らかにしました。この詳細な研究の結果は、2023年8月16日にCell Pressが発行するNeuron誌に掲載されました。筆頭著者は、フライブルクの生理学研究所のサミ・ブドカジ博士(Dr. Sami Boudkkazi)とヨッヘン・シュヴェンク博士(Dr. Jochen Schwenk)、およびアメリカの国立衛生研究所のナオキ・ナカヤ博士(Dr. Naoki Nakaya)です。公開されている論文のタイトルは「A Noelin-Organized Extracellular Network of Proteins Required for Constitutive and Context-Dependent Anchoring of AMPA-Receptors(ノエリンが組織する細胞外ネットワークのタンパク質は、AMPA受容体の固有および文脈依存的な固定に必要です)」となっています。

新しい診断法や治療法の発見を加速させる可能性がある開発として、フィラデルフィア小児病院(CHOP)の研究者たちは、フルレングスのRNA分子を標的としたシーケンスのための多機能で低コストの技術を開発しました。TEQUILA-seqと名付けられたこの技術は、ターゲット指向のRNAシーケンスのための市販のソリューションと比較して非常にコスト効果的であり、さまざまな研究や臨床目的に適応させることができます。詳細は、2023年8月8日のNature Communications誌に掲載された論文で説明されています。公開論文のタイトルは「TEQUILA-Seq: a Versatile and Low-Cost Method for Targeted Long-Read RNA Sequencing(TEQUILA-Seq:ターゲット指向の長鎖RNAシーケンスのための多機能で低コストな方法)」となっています。

科学者たちは、多くの腫瘍タイプにおけるがんを駆動するタンパク質の深い分析を完了しました。この情報は、ゲノムシーケンスだけでは評価できません。がん細胞でのタンパク質の動作を理解することは、がんの成長を推進する鍵となるタンパク質をブロックする新しい治療法や、がんによって作成された異常なタンパク質に対する免疫応答を引き起こす治療法の展望を高めるものです。ワシントン大学医学部、MITとハーバードのBroad Institute、Brigham Young Universityを始めとする世界中の機関と共同で、Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortiumはがんを駆動する鍵となるタンパク質とその調節方法を調査しています。この発見は、2023年8月14日に、ジャーナル『Cell』と『Cancer Cell』での一連の論文に掲載されました。Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortiumは、National Institutes of Health(NIH)のNational Cancer Instituteによって資金提供されています。