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砂浜にいる小さな生物が冬の寒さをどのように乗り越えているのか、ご存じですか？実は、彼らはある化学物質を使って深い眠りに入るのです！ マグネシウム化合物は、多くの人々がリラックスするための一般的な成分ですが、新しい研究によれば、これを利用して厳しい条件を乗り越えているのは人間だけではないようです。イギリスのコーンウォールで行われた実験とプリマス大学の研究室での検証により、砂浜に生息する大型のハマトビムシ（Talitrus saltator）が、気温が下がると体内のマグネシウムイオンのレベルを上昇させて活動を減少させることが確認されました。特に新しい研究では、ハマトビムシが深い眠りに入る際に、体内のマグネシウムレベルをさらに増加させる手段を持っていることが初めて示されました。時には、マグネシウムレベルを2倍以上にすることもあります。 マグネシウムは自然の麻酔薬として働き、ハマトビムシを休眠状態にします。この休眠により、彼らは砂浜の表面から最大30センチメートル下の巣穴に隠れたまま、食べ物や水を求めて出てくる必要がなくなり、冬の寒さからある程度保護されます。 この研究は、サウスイーストコーンウォールのポートウィンクルにおけるトビムシの個体群に焦点を当て、海洋動物学教授のジョン・スパイサー博士（John Spicer , PhD）と海洋生物学の学士（優等）を持つジャック・ブッシュ（Jack Bush）によって行われました。 2024年6月13日にJournal of Experimental Marine Biology and Ecologyに発表された論文「Elevated Extracellular Magnesium in Overwintering Sandhoppers Talitrus saltator: Disentangling t

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ニュージーランドの最小の鳥にも音声学習の可能性？ カラフルなオウムや美しい歌声を持つスズメ、素早いハチドリが新しい音を学習できることは知られていますが、ニュージーランドの最小の鳥であるライフルマン（ティティポウナム）にも同様の能力があるかもしれません。 ニュージーランドのレンの音声学習を探る オークランド大学の研究は、鳥類における音声学習の進化について再考を促しています。従来、鳥類は音を学習できるグループ（オウム、スズメ、ハチドリ）と学習できないグループに分けられると考えられていましたが、2024年5月15日に科学誌Communications Biologyに発表された新しい研究は、この仮定に挑戦する証拠を提供しています。このオープンアクセス論文のタイトルは「Vocal Convergence and Social Proximity Shape the Calls of the Most Basal Passeriformes, New Zealand Wrens（声の収束と社会的近接が最基底のスズメ目であるニュージーランドレンの呼び声を形成する）」です。 社会的近接が声に与える影響 オークランド大学の研究は、遠く離れたライフルマンの音声が近くに住む個体と強い類似性を持つことを示しました。近くに住む親族が似た音声を持たないことから、これらの鳥の音声は生まれつきではなく、お互いに学習するものである可能性が示唆されます。この研究の主任著者であるクリスタル・ケイン博士（Kristal Cain, PhD）とリード著者であるイネス・G・モラン博士（ Ines G. Moran, PhD）は、この発見が音声学習の進化に関する新たな視点を提供すると述べています。 ニュージーランドレンの生態と進化的意義 ライフルマンは、紙クリップ5～6個分の重さしかな

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東アジア人に特有のPAX4遺伝子変異が、どのようにして膵臓のβ細胞に影響を与え、糖尿病リスクを高めるのかが初めて明らかにされました。どのようなメカニズムが潜んでいるのでしょうか？ 東アジア人に特有のPAX4遺伝子変異が、2型糖尿病（T2D）のリスクを最大1.8倍に高めることが以前に発見されました。この遺伝子変異が膵臓のβ細胞の発達と機能にどのように影響を与えるのかを初めて明らかにした研究が、Nature Communications誌に掲載されました。β細胞はインスリンを生成する重要な役割を果たしており、糖尿病患者の血糖値を調節し、深刻な合併症を防ぐために欠かせません。この研究から得られた知見は、糖尿病予防と管理における治療法の開発と個別化アプローチの可能性を示しており、糖尿病との戦いにおいて重要な一歩となります。公開された論文のタイトルは「PAX4 Loss of Function Increases Diabetes Risk by Altering Human Pancreatic Endocrine Cell Development（PAX4機能喪失はヒト膵内分泌細胞の発達を変化させて糖尿病リスクを高める）」です。 T2Dは500万人以上の東アジア人に影響を与える慢性的な代謝疾患です。シンガポールでは、東アジア系の人々が人口の約75％を占め、そのうち10％がPAX4 R192H遺伝子変異を持っており、これが糖尿病リスクを高めています。この研究は、A*STAR分子細胞生物学研究所（IMCB）の上級主任科学者であるエイドリアン・テオ博士（Adrian Teo, PhD）を中心に、IMCB、シンガポール国立大学（NUS）、スタンフォード大学、オックスフォード大学、国立大学病院（NUH）、シンガポール総合病院（SGH）の研究者と臨床医が協力して行いました。 研究チ

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ハンチントン病が脳だけでなく血管にも影響を与えることが明らかに。 ハンチントン病が脳の神経細胞だけでなく、微細な血管にも広範な影響を与えることが明らかになりました。この発見は、病気の予測や治療効果の評価に新たな可能性を示しています。 ハンチントン病は遺伝性の病気であり、認知症を引き起こし、運動機能、記憶、認知能力の進行性の低下をもたらします。現在のところ、治療法は存在しません。この研究は、2024年6月10日にオープンアクセスの雑誌Brain Communicationsに掲載されました。研究は、ランカスター大学のジュリアン・ビェルカン（Juliane Bjerkan）、ジェマ・ランカスター（Gemma Lancaster）、ピーター・マクリントック（Peter McClintock）、アネタ・ステファノフスカ博士（Aneta Stefanovska, PhD）ら、およびリュブリャナ大学医学部のヤン・コバル（Jan Kobal）、サンジャ・セショク（Sanja Šešokand）、バーナード・メグリッチ（Bernard Meglič）ら、ケンブリッジ大学病院NHSトラストのカロル・ブドホスキ（Karol Budohoski）、ケンブリッジ大学のピーター・カークパトリック（Peter Kirkpatrick）らによって行われました。論文のタイトルは「The Phase Coherence of the Neurovascular Unit Is Reduced in Huntington’s Disease（ハンチントン病における神経血管ユニットの位相同期の低下）」です。 研究チームは、ハンチントン病における神経活動と脳の酸素供給の協調性の変化を調査しました。脳は体重の約2%しかないにもかかわらず、体のエネルギー消費の20%を必要とするため、脳と血管が協力してエネル

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象が名前を呼び合う？彼らのコミュニケーション能力に驚き！ コロラド州立大学（CSU）の科学者らは、象が互いに名前を呼び合い、名前を呼ばれた象が応答することを発見しました。この新しい研究は、2024年6月10日にNature Ecology and Evolution誌に掲載されました。論文タイトルは「African Elephants Address One Another with Individually Specific Name-Like Calls（アフリカ象は個別の名前のような呼び方で互いに呼びかける）」です。 CSU、Save the Elephants、およびElephantVoicesの研究者らは、機械学習を用いて、象の呼び声に特定の個体を示す名前のような要素が含まれていることを確認しました。この行動は観察に基づいて推測されていましたが、実際に録音された呼び声を再生すると、呼びかけられた象は応答し、スピーカーに近づくなどの反応を示しました。他の象に向けられた呼び声にはほとんど反応しませんでした。 「イルカやオウムは、受信者の特徴的な呼び声を真似て互いを名前で呼びますが、象は受信者の呼び声を模倣するのではなく、より人間の名前の使い方に近い方法で互いに呼びかけています」と、NSFの博士研究員としてこの研究を行ったマイケル・パルド博士（Michael Pardo, PhD）は述べています。 音声を新たに生成する能力は動物の間では珍しく、個体を名前で識別するために必要です。抽象的な音声ラベルの使用は、コミュニケーション能力を大幅に拡張し、高度な認知スキルとされています。 「もし私たちが話していることを音で表現するしかなかったら、コミュニケーション能力は大幅に制限されてしまいます」と、CSU自然資源学部の教授であり、Save the Elephants

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若い鳥と年老いた鳥がペアを組むと、社会的な近接欲求が世代を超えて飛行経路の改善をもたらす可能性があることをご存知ですか？ エドウィン・ダルマイジャー博士（Edwin Dalmaijer, PhD）率いる英国ブリストル大学の認知神経科学者による新しい研究は、ハトの飛行経路における社会的影響を調査しました。この研究は、ペアを組んだハトの飛行パターンをコンピューターモデルと比較し、若い鳥が年上の鳥からルートを学びつつ改良を加えることで、世代を超えてより効率的な飛行経路が生まれることを示しました。この研究は2024年6月6日にオープンアクセスジャーナルPLoS Biologyに掲載されました。論文タイトルは「Cumulative Route Improvements Spontaneously Emerge in Artificial Navigators Even in the Absence of Sophisticated Communication or Thought（洗練されたコミュニケーションや思考がなくても人工ナビゲーターに累積的な経路改善が自発的に生じる）」です。 ハトは特定の場所へ長距離を移動する能力で知られています。多くの鳥と同様に、太陽や地球の磁場を感知してナビゲートしますが、これらの感覚だけでは最も効率的なルートを生成することはできません。 ダルマイジャー博士は、以前に発表された研究からデータを収集し、ルートに精通したハトと初めて飛行するハトをペアにしました。このデータは、未経験のハトが導入されるとペアが目的地に向かってより直線的なルートを飛行することを示しましたが、これらの研究ではペアのハトがどのようにしてより効率的なルートを生成するかは解明されていませんでした。 ダルマイジャー博士は、ハトの飛行データを4つの主要な要因を優先するコンピュータ

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エプスタイン・バール・ウイルス（EBV）が多発性硬化症（MS）を引き起こすメカニズムは、以前考えられていたよりも免疫システムの「誤認」が多いことが原因かもしれません！ エプスタイン・バール・ウイルス（EBV）が多発性硬化症（MS）の発症に関与する役割は、体の免疫システムが誤った標的に結びつくクロスリアクティビティのレベルが以前よりも高いことが原因である可能性があります。2024年6月6日にPLoS Pathogensに発表された新しい研究では、多発性硬化症の人々、EBVに感染している健康な人々、そして最近のEBV感染による伝染性単核球症から回復している人々の血液サンプルが調査されました。この研究は、この一般的なウイルスがどのようにして多発性硬化症の発症に繋がるかを理解するための世界的な取り組みの一環として行われ、20年にわたるEBVとMSの関連を示す証拠の蓄積に基づいています。このオープンアクセス論文のタイトルは「Heightened Epstein-Barr Virus Immunity and Potential Cross-Reactivities in Multiple Sclerosis（多発性硬化症におけるエプスタイン・バール・ウイルス免疫と潜在的なクロスリアクティビティの増加）」です。 以前の研究では、EBVタンパク質の一つであるEBNA1に対する抗体応答が中枢神経系のいくつかのタンパク質も認識することが示されていましたが、本研究ではウイルスタンパク質を標的とするT細胞（免疫システムのもう一つの重要な部分）が脳タンパク質も認識できることが明らかになりました。 もう一つの重要な発見は、これらのクロスリアクティブなT細胞がMS患者だけでなく、疾患を持たない人々にも存在することです。これは、これらの免疫細胞の機能の違いが、EBV感染後にMSを発症するかどう

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アルツハイマー病の診断と治療に新たな道が開かれる可能性が…！最新の研究で、予想外の要因としてアンモニアの異常が注目されました。これがどのようにアルツハイマー病に関連しているのか、詳しく見てみましょう。 2024年5月7日にNature Communicationsに公開されたオープンアクセス論文「Metabolic Phenotyping Reveals An Emerging Role Of Ammonia Abnormality In Alzheimer’s Disease（代謝表現型分析によりアルツハイマー病におけるアンモニア異常の新たな役割が明らかに）」が、アルツハイマー病（AD）に関連する重要な代謝異常を発見し、アンモニアという予期しない要因に注目しています。 研究のハイライト この研究は、チェン・ティアンル博士（Tianlu Chen, PhD）らが共同で主導し、中国の漢民族の中高年1,397人の代謝プロファイルを調査しました。包括的なメタボロミクスを用いて、結合胆汁酸、分枝鎖アミノ酸（BCAA）、およびグルタミン酸関連化合物が認知障害、臨床段階、および脳のアミロイドβ沈着と強く関連していることを発見しました。 これらの代謝マーカーは、ADの進行および早期診断とターゲット治療のための新たな洞察を提供します。 主な発見 代謝マーカーと認知機能低下：特に結合胆汁酸、BCAA、グルタミン酸関連化合物が認知機能低下およびADの段階と相関していることが確認されました。これらの発見は、複数の独立したコホートで検証され、その信頼性が示されました。 アンモニアの不均衡：最も重要な発見の一つは、ADの進行とともに血中アンモニアレベルが上昇することでした。このアンモニアの不均衡は、ADのマーカーおよび潜在的な治療ターゲットとして重要視されています。 グルタミン酸

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およそ1億年前、驚くべき進化の転換点が胎盤哺乳類に多様化と寒冷地への進出を可能にしました。ストックホルム大学と共同研究機関が新たに示した研究によれば、典型的な哺乳類のヒーター器官である褐色脂肪は現代の胎盤哺乳類にのみ進化したことがわかりました。 ストックホルム大学の研究チームは、ドイツのHelmholtz Munichとベルリン自然史博物館、および英国のイーストアングリア大学と共同で、私たちの遠い親戚である有袋類が完全に進化していない形の褐色脂肪を持つことを実証しました。彼らは、熱を生み出す重要なタンパク質であるUCP1が胎盤哺乳類と有袋類の分岐後に活性化したことを発見しました。この発見は、哺乳類の進化、恒温性、および代謝における褐色脂肪の役割を理解する上で非常に重要です。 「私たちの研究は褐色脂肪の起源とその調節を理解するための重要な貢献です」と、共著者のスザンネ・カイパート博士（Susanne Keipert, PhD）は述べています。「褐色脂肪のエネルギー消費機能は、肥満、糖尿病、および心代謝疾患の改善の可能性があるため、医学研究の主要な焦点となっています。」 この研究は、ストックホルム大学のヤストロッホ研究室（Jastroch Laboratory）が哺乳類の熱生産の進化に関する研究を進め、人間の代謝疾患の理解に進化的洞察を統合する最新の成果です。 新しい研究「Two-Stage Evolution of Mammalian Adipose Tissue Thermogenesis（哺乳類の脂肪組織の熱産生の二段階進化）」は、2024年6月6日にScience誌に発表されました。 有袋類のUCP1遺伝子は、若いオポッサムの脂肪組織で重要な発達期に転写され、彼らが母親から離れて寒冷ストレスを経験する時期に活性化します。これは、ほとんどの胎盤哺乳類の赤ちゃ

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新しい研究が正に帯電したアミノ酸ブロックと体内時計の変化を関連付ける。 私たちの体内時計を動かす概日リズムは、植物、菌類、昆虫、そして人間を含む多くの生物の重要なシステムと密接に関連しています。このため、体内時計の乱れは特定のがんや自己免疫疾患を含む人間の病気の発症率の増加と関連しています。レンセラー工科大学（Rensselaer Polytechnic Institute）のジェニファー・ハーレー博士（Jennifer Hurley, PhD）、リチャード・バルークMDキャリア開発チェアおよび生物科学部の副学科長は、体内時計が時間を保つ仕組みを理解することに専念しています。 「タンパク質は生命の構成要素であるため、これらのタンパク質がどのように相互作用するかを根本的に理解することが重要です」とハーレー博士は述べています。「タンパク質の相互作用を知ることは、生物がどのように行動するかを教えてくれるだけでなく、その行動を変える機会も与えてくれます。」 最近発表された研究では、ハーレー博士と彼女のチームは、Neurospora crassaという菌類の無秩序な時計タンパク質FRQが、FRHというタンパク質と予期せぬ方法で相互作用することを発見しました。彼らは、FRQ上に正に帯電した領域、すなわち「ブロック」があり、これがFRQとFRHが多くの異なる領域で相互作用することを可能にすることを見出しました。このオープンアクセスの論文は、2024年4月25日にNature Communicationsに掲載されました。 「タンパク質はしばしばよく整理された形状を持っていると考えられますが、濡れたスパゲッティのようにより柔軟なタンパク質のクラスがあります」とハーレー博士は説明します。「この柔軟性はタンパク質の相互作用において重要である可能性があります。FRQの場合、その『ヌー

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新しい遺伝子治療法が両耳の聴力を回復させる！新しい遺伝子治療が両耳に投与された5人のDFNB9を持つ子供たちに、音源の位置を特定する能力や騒がしい環境での聴覚が向上するなどの追加効果をもたらしました。 上海の研究者とマスアイアンドイヤー（Mass Eye and Ear）の研究チームは、DFNB9による先天性難聴を持つ5人の子供たちに対し、両耳への遺伝子治療を行い、聴覚の回復を示しました。この研究は、両耳に遺伝子治療を行う初の臨床試験であり、音源の位置を特定する能力や騒がしい環境での聴覚の向上など、片耳のみの治療では得られなかった追加効果が確認されました。 上海のEye & ENT Hospital of Fudan Universityとマスアイアンドイヤー（Mass Eye and Ear）研究者との共同研究により、DFNB9を持つ5人の子供たちの両耳に遺伝子治療を行い、聴覚の回復を示しました。すべての子供が音の発生源を特定する能力を獲得し、騒がしい環境での音声認識が向上しました。この試験は、両耳に対する遺伝子治療を初めて提供するものであり、研究者らはこの成果を国際的に拡大することを目指しています。 遺伝子治療の成果と未来 この新しい遺伝子治療は、遺伝性難聴の一種であるDFNB9に焦点を当て、聴覚機能を回復させることを目指しています。治療を受けた子供たちは、音の発生源を特定する能力を獲得し、騒がしい環境での音声認識が向上しました。この研究は、両耳に遺伝子治療を行う世界初の臨床試験であり、以前の片耳治療と比較して追加の効果が確認されました。この研究は、マスアイアンドイヤー（Mass Eye and Ear）の研究者と上海のEye & ENT Hospital of Fudan Universityの共同で行われ、結果は2024年6月5日にNat

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パーキンソン病などの治療に使われる現在の電極に代わる、新しいデバイスが開発されたとしたら…？ マサチューセッツ工科大学（MIT）のエンジニアは、パーキンソン病やその他の疾患の治療に現在使用されている電極に代わる、埋め込み型デバイス「ImPULS（インパルス）」を開発しました。この新しいデバイスは、超音波を用いて脳の深部を刺激することができ、髪の毛の太さほどの繊維で構成されています。深部脳刺激療法は、脳に埋め込まれた電極が電気パルスを送ることでパーキンソン病などの神経疾患を治療する方法ですが、電極は時間と共に腐食し、瘢痕組織が蓄積するため、取り除く必要が出てきます。MITの研究者たちは、この問題を解決するために、電気ではなく超音波を使用して深部脳刺激を行う新しいアプローチを開発しました。この刺激により、パーキンソン病患者の脳の特定部位でドーパミンを放出することができることを、マウスを用いた研究で示しました。 「超音波を使用することで、脳の深部にあるニューロンを発火させる新しい方法を作り出すことができます」と、MITメディアラボの准教授であり、この新しい研究の上級著者であるジャナン・ダグデビレン博士（Canan Dagdeviren, PhD）は述べています。「このデバイスは髪の毛の繊維よりも細いため、組織へのダメージはごくわずかであり、脳の深部でも容易に操作できます。」 このアプローチは、安全性の高い深部脳刺激法を提供するだけでなく、脳の働きを詳しく知りたい研究者たちにとっても貴重なツールとなる可能性があります。 この研究論文の第一著者は、MITの大学院生ジェイソン・ホウ（Jason Hou）とポスドク研究員のモハメド・オスマン・ゴニ・ナイーム（Md Osman Goni Nayeem）であり、MITのマクガヴァン脳研究所、ボストン大学、カリフォルニア工科大学（C

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シャルコー・マリー・トゥース（CMT）病の原因となる遺伝子重複が、どのように神経の絶縁カバーを提供するシュワン細胞の細胞膜に影響を与えるのでしょうか？ シャルコー・マリー・トゥース（CMT）病は、末梢神経に影響を与える遺伝性の疾患群で、筋力低下や感覚喪失を引き起こします。CMTの様々な亜型の中で、CMT1Aは最も一般的な形態であり、PMP22遺伝子の重複によって特徴づけられます。CMT1Aに関連する遺伝的異常はよく知られていますが、PMP22重複が疾患にどのように寄与するかの正確なメカニズムは、これまで解明されていませんでした。 PMP22遺伝子は、末梢神経の保護カバーであるミエリン鞘の一部である「末梢ミエリンタンパク質22」をコードしています。CMT1Aでは、このミエリン鞘が劣化します。PMP22タンパク質はシュワン細胞によって生成されるため、ルド・ヴァン・デン・ボッシュ教授（VIB-KUルーヴェン脳・疾患研究センター）の研究室は、シュワン細胞に注目しました。CMTのPMP22重複を持つヒト細胞培養と動物モデルを調査することで、研究者は発達中のシュワン細胞に対するPMP22重複の影響を評価しました。 iPS細胞（ヒトiPS細胞）から分化したシュワン細胞を用いて、先進的なイメージング技術と分子解析を駆使した結果、PMP22重複がどのようにして脂質代謝を乱し、シュワン細胞の正常な機能を妨げるのかが明らかになりました。 共同筆頭著者であるロバート・プライア博士（元VIB-KUルーヴェン、現UKBボン、ドイツ）は、「PMP22重複を持つ発達中のヒトシュワン細胞の細胞膜で、脂質の乱れが特定されました。これにより、細胞膜の構造的完全性と曲げ特性が損なわれ、シュワン細胞が末梢神経を巻きつける能力が妨げられます。この脂質に富んだカバーはミエリンと呼ばれ、神経を電気的に絶縁し、

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ニューカレドニアの熱帯雨林に生息する小さな植物、トネリコシダ（Tmesipteris oblanceolata）が持つ驚異的なゲノムサイズとは？ 2024年5月31日、科学雑誌iScienceに発表された論文「A 160 Gbp Fork Fern Genome Shatters Size Record for Eukaryotes（160Gbpのトネリコシダゲノムが真核生物のサイズ記録を破る）」は、トネリコシダのゲノムサイズが160.75 Gbp/1Cに達することを明らかにしました。この発見は、遺伝学研究の境界を再定義し、新たな議論と研究を巻き起こすことでしょう。 主要な発見驚異的なゲノムサイズ: トネリコシダのゲノムはヒトのゲノムの50倍以上のサイズを持ち、真核生物で最大のゲノムとして記録されました。遺伝的境界の拡大: この発見は、真核生物のゲノムサイズの既知の範囲を61,000倍以上に拡大し、植物界の極端な遺伝的多様性を示しています。進化の驚異: この巨大なゲノムは、ゲノムサイズの限界に関する既存の理論に挑戦し、ゲノム巨大化の動態を理解するための新たな道を開きます。 研究の詳細 バルセロナ植物研究所と英国のロイヤル植物園キューの科学者らは、高度なプロピジウムヨウ化物フローサイトメトリーを使用して、トネリコシダのゲノムサイズを測定しました。その結果、これまでに記録された真核生物の中で最も大きなゲノムサイズが明らかになり、この植物が進化の過程でどのようにして巨大なゲノムを持つようになったのかに関する新たな洞察を提供します。 トネリコシダのゲノムサイズは、1600億塩基対に達し、これまでの記録保持者であるパリスジャポニカ（Paris japonica）を110億塩基対上回り、動物界で最大のゲノムを持つマーブルドロンフィッシュ（Protopterus ae

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脳の深部に外科手術なしで治療法を届ける新技術が開発されたというニュースをご存知でしょうか？ EPFLの研究者らは、外科手術なしで人間の脳の深部を探査する新技術を成功裏にテストしました。この技術は、潜在的な治療目的に使用できる可能性があります。 神経疾患は、世界中で数百万人の人々に影響を与え、その治療は非常に困難です。依存症、うつ病、強迫性障害（OCD）などの病気は、複数の脳領域と回路を含む複雑な病理を特徴としています。これらの条件の治療は、脳機能の理解が不十分であることや、侵襲的な手術をせずに深部脳構造に治療を届ける難しさがあるため、非常に困難です。神経科学の急速に進化する分野では、非侵襲的な脳刺激が手術やインプラントなしで多くの神経学的および精神的な状態を理解し治療するための新たな希望となっています。EPFL（ローザンヌ連邦工科大学）の生命科学部のデフィチェク臨床神経工学講座を持つフリードヘルム・フンメル医学博士（Friedhelm Hummel, MD）とポスドクのピエール・ヴァシリアディス（Pierre Vassiliadis）は、この分野で新しいアプローチを開発し、依存症やうつ病などの治療の前線を開いています。 彼らの研究は、経頭蓋時間干渉電気刺激（tTIS）を利用して、重要な認知機能の制御センターであり、さまざまな神経学的および精神的病理に関与する深部脳領域を具体的に標的としています。この研究は、2024年5月29日にNature Human Behaviourに発表され、医学、神経科学、計算、および工学を統合する学際的アプローチを強調し、脳の理解を深め、潜在的に生活を変える治療法を開発することを目指しています。オープンアクセスの論文は「Non-Invasive Stimulation of the Human Striatum Disrupts Rei

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CRISPR技術がRNAにも応用できるなんて...！モンタナ州立大学の研究チームが発見した驚きのプロセスとは？ モンタナ州立大学の研究チームは今週、RNA（DNAの化学的な近縁体）がCRISPRsを用いて編集できることを示す研究を発表しました。この研究は、人間の細胞内で新しいプロセスを明らかにし、さまざまな遺伝性疾患の治療に可能性をもたらします。ポスドク研究員のアルテム・ネムドリー博士（Artem Nemudryi, PhD）とアンナ・ネムドライア博士（Anna Nemudraia, PhD）は、モンタナ州立大学農学部の微生物学・細胞生物学科の教授であるブレイク・ウィーデンヘフト博士（Blake Wiedenheft, PhD）と共にこの研究を行いました。論文は「Repair Of CRISPR-Guided RNA Breaks Enables Site-Specific RNA Excision in Human Cells（CRISPR誘導RNA切断の修復によりヒト細胞内の部位特異的RNA切除が可能に）」と題され、4月25日木曜日にオンラインでScience誌に発表されました。この論文は、プログラム可能な遺伝子工学のためのCRISPR応用におけるチームの継続的な研究の最新の進展を示しています。 CRISPRは「Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats」の略で、細菌がウイルスを認識して撃退するために使用する一種の免疫システムです。ウィーデンヘフト博士は、CRISPRが長年にわたってDNAを切断・編集するために使用されてきたが、RNAに同様の技術を適用することは前例がないと述べています。DNA編集にはCRISPR関連タンパク質のCas9が使用されますが、RNA編集には異なるCRISPRシステ

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単一分子を検出しプロファイルするための最も感度の高い方法が開発されました。これにより、物質の基本的な構成要素がどのように相互作用するのかをより深く理解する新しいツールが登場しました。この技術が創薬や先端材料の開発にどのような影響を与えるのでしょうか？ ウィスコンシン大学マディソン校（University of Wisconsin-Madison）の科学者らが、単一分子を検出しプロファイルするための最も感度の高い方法を開発しました。この技術は、物質の基本的な構成要素がどのように相互作用するのかを理解するための新しいツールとなり、創薬や先端材料の開発に影響を与える可能性があります。 この技術的な成果は、2024年5月8日にNature誌に詳細が記載されており、「Label-Free Detection and Profiling of Individual Solution-Phase Molecules（ラベルフリーの溶液相単一分子検出およびプロファイリング）」というタイトルの論文として発表されました。従来の蛍光ラベルを用いる方法では、分子が自然に相互作用する様子を見逃してしまうことがありましたが、新しいラベルフリーの方法では、分子がラベルを持っているかのように容易に検出できます。 「この成果に非常に興奮しています」と、研究を主導したウィスコンシン大学マディソン校の化学教授、ランドール・ゴールドスミス博士（Randall Goldsmith, PhD）は述べています。「単一分子のレベルでの振る舞いを捉えることは、複雑なシステムを理解するために非常に有益です。そして、その視点をよりよく捉えるための新しいツールを作り上げることができれば、そのツールは非常に強力なものとなります。」 研究者らは、より大きなスケールで材料や生物システムを研究することから有益な情報を得ること

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新しい研究が示す：風が翼に触れるとハチドリは3Dボディマップを作成する。 ハチドリの飛行メカニズムはよく研究されていますが、触覚がどのように彼らが花から蜜を飲む際に衝突を避けるのに役立つかについては、まだ十分に解明されていません。鳥の脳がどのように触覚を処理するかは哺乳類の研究からの知見に基づいていますが、鳥の脳は哺乳類の脳とは大きく異なります。新しい研究によれば、羽や脚に触れる風圧が前脳の特定のニューロン群を活性化し、体のマップを作成することで、ハチドリが飛行を微調整するのに役立つ可能性があります。 カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）主導の研究は、風が翼の前縁や脚の皮膚に触れると、前脳の二つの特定の部位のニューロンが発火してハチドリが自分の体の3Dマップを作成することを示しています。触覚受容体は嘴、顔、頭にも存在し、物体への接近度に応じた風圧の強さを感知して脳に信号を送ります。この信号は、体の位置を物体に対して調整するために使用されます。この研究結果は2024年5月29日にCurrent Biology誌に掲載されました。 研究タイトルは「Variations in Touch Representation in the Hummingbird and Zebra Finch Forebrain（ハチドリとキンカチョウの前脳における触覚表現の変動）」であり、公開されたオープンアクセス論文です。 研究ではキンカチョウも調査されており、ハチドリほど敏感ではないものの、同様の触覚組織があることが確認されました。これにより、これらの部位がハチドリの高度に特殊化された飛行ダイナミクスに寄与していることが示唆されました。この研究は、動物がどのように触覚を感知し、環境をナビゲートするかに関する知識を深め、動物の福祉を向上させる方法の特定にも役立つ可能性があります。

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新しい抗生物質「ロラマイシン」は、マウスモデルの急性肺炎や敗血症において、薬剤耐性菌感染症を減少または消失させる一方で、マウスの腸内の健康な微生物を保護することが確認されました。この発見は、新世代の抗生物質の可能性を示唆しています。 研究の詳細は、2024年5月29日にNatureに掲載された論文「A Gram-Negative-Selective Antibiotic That Spares the Gut Microbiome（腸内微生物を保護するグラム陰性菌選択的抗生物質）」に記載されています。イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の化学教授ポール・ハーゲンロザー博士（Paul Hergenrother, PhD）と元博士課程の学生クリステン・ムニョス（Kristen Muñoz）によって主導されたこの研究は、多剤耐性菌株に対する効果を確認し、病院関連の危険な細菌感染症であるクロストリジオイデス・ディフィシル（Clostridioides difficile）をも防ぐことができました。 「私たちが日常的に使用している抗生物質は、感染症と闘い、場合によっては命を救う一方で、有害な影響も及ぼしています」と、ハーゲンロザー博士は述べています。「これらの抗生物質は、感染を治療する過程で私たちの良い細菌も殺してしまうのです。そこで、病原菌を殺し、有益な細菌を残す次世代の抗生物質について考え始めました。」 多くの研究で、抗生物質による腸内微生物叢の乱れが、さらなる感染症への脆弱性を高め、消化器系、腎臓、肝臓などの問題と関連していることが示されています。 ムニョスは、「現在臨床で承認されている抗生物質のほとんどは、グラム陽性菌を殺すか、グラム陽性菌とグラム陰性菌の両方を殺すものです」と述べています。 グラム陽性菌とグラム陰性菌は、細胞壁の構造が異なります。グラム陰性菌は

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メンタルヘルスに関する取り組みが注目される中、最新の研究では、若者のメンタルヘルスに対する包括的な介入がどのような効果をもたらすのかが明らかにされました。特に、「Health4Life」プログラムが短期間でどのように心理的な負担を軽減するのかについて詳しく探っていきます。 「Health4Life」研究の成果：短期的な心理的負担の軽減に効果 「Health4Life」研究は、コンソート（CONSORT）ガイドラインに従ったランダム化比較試験（RCT）であり、オーストラリアとニュージーランドの臨床試験登録（ANZCTR）に事前登録されたものです。この研究は、ニューサウスウェールズ州（NSW）、クイーンズランド州（QLD）、西オーストラリア州（WA）の青少年のリスク行動を対象に行われ、シドニー大学、カーティン大学、クイーンズランド大学などの複数の機関から倫理的承認を受けています。 シドニー大学のマチルダ研究センター（Matilda Centre for Research in Mental Health and Substance Use）によると、この包括的なイニシアチブは、青少年の間で一般的なリスク行動を是正することを目的としており、5月23日、2024年に「Nature Mental Health」に発表されました。 研究の背景と目的 「Health4Life」プログラムは、学校ベースの複数の健康行動変更（MHBC）介入であり、6つの生活習慣リスク要因（「Big 6」：食事、睡眠、身体活動、スクリーンタイム、アルコール使用、喫煙）をターゲットにしています。この研究では、抑うつ、不安、心理的苦痛の症状に対する介入効果を検証しました。 研究方法と結果 この研究は、ベースライン、介入後（7週間）、12ヶ月後、および24ヶ月後のデータを一般化線形混合効果分析を用

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アルツハイマー病の進行を遅らせる新たな道筋が見えてきた...！反応性アストロサイトとプレキシン-B1タンパク質の役割に着目した画期的な研究が明らかに。 マウントサイナイのアイカーン医科大学の研究者ら（researchers at the Icahn School of Medicine at Mount Sinai）がアルツハイマー病研究において重要な突破口を開きました。今回の研究は、反応性アストロサイトとプレキシン-B1（plexin-B1）タンパク質の役割に焦点を当てており、アルツハイマー病の進行を遅らせる、あるいは止める可能性を秘めています。この研究は、脳内の細胞間コミュニケーションに重要な洞察を提供し、革新的な治療戦略への道を開くものです。論文は2024年5月27日に「Nature Neuroscience（DOI 10.1038/s41593-024-01664-w）」に掲載されました。タイトルは「Regulation of Cell Distancing in Peri-Plaque Glial Nets by Plexin-B1 Affects Glial Activation and Amyloid Compaction in Alzheimer’s Disease（アルツハイマー病におけるプレキシン-B1によるプラーク周囲のグリアネットの細胞間距離の調整がグリアの活性化とアミロイド凝集に影響を与える）」です。 この画期的な研究は、プレキシン-B1（plexin-B1）タンパク質の操作によって脳のアミロイドプラークを除去する能力を高めることを中心としています。反応性アストロサイトは、怪我や病気に応じて活性化する脳細胞の一種であり、このプロセスに重要な役割を果たすことが分かりました。これらの細胞は、アミロイドプラーク周囲の間隔を制御し、他の脳細胞がこれ

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歳を重ねると体の不調が増えるのはなぜだろう？研究者たちは、その大きな謎の一つを解明したかもしれない。それは私たちの血液に関するものだ。 2024年5月14日にCell誌で発表された研究によると、スタンフォード大学のポスドク研究員であるドナ・M・ポスカブロ（Donna M. Poscablo）氏と、上級著者であるE.カミラ・フォースバーグ博士（E. Camilla Forsberg, PhD）を含むカリフォルニア大学サンタクルーズ校の研究者らは、加齢が血液の凝固能力に及ぼす驚くべき影響を深く探求しました。このオープンアクセスの論文は「An Age-Progressive Platelet Differentiation Path from Hematopoietic Stem Cells Causes Exacerbated Thrombosis（造血幹細胞からの年齢進行性の血小板分化経路が悪化した血栓症を引き起こす）」と題されています。 加齢と共に、私たちの体は血小板を新しい方法で作り始めるのです。血小板は出血を止める役割を持つ小さな血球であり、非常に重要です。しかし、歳を取ると幹細胞が通常のルートを外れ、より速く血小板を生成するようになります。一見、これは良さそうに思えるかもしれませんが、実際には危険な血栓を作りやすくなるのです。 詳細に踏み込む 私たちの体が血液を作るプロセスについての常識を覆すこの研究は、加齢がどのようにこのプロセスを狂わせるかを明らかにしました。幹細胞から血小板への通常の経路をたどる代わりに、体はショートカットを使い始め、その結果、血流中に血小板が溢れ、血栓が形成されやすくなります。 意義と将来の展望 では、これが何を意味するのでしょうか？加齢に伴う血液の変化を理解することは、健康を維持するための大きな一歩となります。この速い血小板生

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中国原産のヤマモモ、Myrica rubraは、その独特な風味と栄養価、経済的価値で高く評価されています。しかし、これまでのゲノム解析では配列の連続性が欠けており、包括的な遺伝子研究が妨げられていました。そこで、ヤマモモの果実品質に影響を与える遺伝因子の詳細な調査が必要でした。 国家生物化学脅威管理重点研究室の研究者らは、画期的な発見を行いました。彼らの研究は、2024年1月30日にHorticulture Research誌に発表されました。この研究では、「Zaojia」品種のテロメアからテロメアまでの完全な参照ゲノムの組み立てと、ヤマモモの果実品質に影響を与える遺伝因子を明らかにするゲノムワイド関連解析（GWAS）を報告しています。 この研究では、PacBio HiFiロングリードを用いて「Zaojia」品種の292.60 MbのT2Tゲノムを組み立て、ゲノムの連続性を大幅に向上させました。研究者らは、6,649,674の一塩基多型（SNP）を特定し、173のアクセスションでGWASを実施し、1,937のSNPを28の果実品質特性に関連する1,039の遺伝子に結びつけました。特に、染色体6上のSNPクラスターが果実の色を調節し、アントシアニンの生成を増加させる2つのMYB遺伝子とMLP様タンパク質遺伝子が関与していることが判明しました。 この研究は、将来のヤマモモ育種プログラムに向けた包括的な遺伝資源を提供し、果実の色、サイズ、栄養価といった特性に焦点を当てています。 主任研究者であるシュウウェン・ジャン博士（Shuwen Zhang, PhD）は、「中国のヤマモモの完全な参照ゲノムを組み立てるこの画期的な成果は、遺伝子研究と育種の新しい道を開きます。果実品質特性の遺伝的決定因子に関する我々の発見は、育種プログラムの効率を大幅に向上させ、より良い色、サイズ、

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果実バエの羽が正しく発達しないと、ハエは生きられません。UCリバーサイド（UCR）の研究者たちは、ハエの胚細胞がどのように発達するのかを解明し、人間の発達や先天性異常の治療に新たな可能性を開きました。 果実バエの羽の形が正しくない場合、ハエは死んでしまいます。UCリバーサイド（UCR）の研究者たちは、果実バエの胚細胞が必要な形に発達する仕組みを明らかにし、人間の発達や先天性異常の治療に新たな道を開きました。生物学者は通常、個々の細胞の一部を調べて組織の発達を研究しますが、UCRのチームはカリフォルニア州の最も強力なスーパーコンピューターを使って、多くの細胞が協力し合う様子をシミュレーションしました。研究チームは、細胞の弾性や流体圧などの機械的特性を調べ、異なる細胞タイプのグループである「ウィングディスク（wing disc）」がどのように分裂し、最終的に羽の組織になるのかを研究しました。この研究結果はNature Communications誌に詳細が記載されています。オープンアクセスのこの記事は、2024年3月20日に「Balancing Competing Effects of Tissue Growth and Cytoskeletal Regulation During Drosophila Wing Disc Development（組織成長と細胞骨格調節の競合効果のバランスを保ちながら、ショウジョウバエのウィングディスク発達を制御する）」というタイトルで発表されました。 「私たちは、数百の細胞をモデル化し、それらがどのように相互作用して果実バエの羽になるのかを解明しようとしました」と、UCRの著名な数学教授であり、本研究のシニア共同著者であるマーク・アルバー博士（Mark Alber PhD）は述べました。 UCRとノートルダム大学（UND）の生物工学

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精神疾患の治療法は今後どのように進化するのか？最新の研究がその手がかりを提供します！ 精神疾患である統合失調症、双極性障害、うつ病などは強い遺伝的特徴を持っています。高度なトランスクリプトーム全域関連解析（TWAS）を通じて、研究者は新たな薬物標的を特定するための独自の遺伝子発現プロファイルを特定することができます。2024年5月22日、ファインスタイン医療研究所（The Feinstein Institutes for Medical Research）およびロンドン大学キングスカレッジ（King’s College London）の研究者によって発表された「Integrating Human Endogenous Retroviruses into Transcriptome-Wide Association Studies Highlights Novel Risk Factors for Major Psychiatric Conditions（ヒト内在性レトロウイルスをトランスクリプトーム全域関連解析に統合することで主要な精神疾患の新たなリスク因子を明らかにする）」というタイトルの論文がNature Communicationsに掲載されました。この研究は、一般的な精神疾患に関連する新しい遺伝子発現パターンを明らかにし、将来の治療研究の道筋を提供しています。 ヒト内在性レトロウイルス（HERV）は、ヒトゲノムの約8％を占める非コード配列であり、何十万年から数百万年前に私たちの祖先が感染した古代のレトロウイルスに由来します。これらは近隣の遺伝子を調節し、他の生物学的機能を持つと考えられています。HERVは精神疾患と関連付けられていますが、その正確な役割は不明でした。 「私たちの研究は、一部のHERVが精神疾患に対する感受性に寄与している可能性を示唆していま

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自閉スペクトラム症（ASD）の遺伝的リスクと脳の細胞活動の関連性が明らかにされたことを知っていますか？UCLA Healthの研究者たちが、最も詳細な脳と遺伝のマッピングを行いました。 UCLA Healthが主導する画期的な研究により、自閉スペクトラム症（ASD）の複雑な生物学的メカニズムの詳細が明らかになり、遺伝的リスクと脳の異なる層で観察される細胞および遺伝活動の間に初めて関連性が見つかりました。この研究は、2015年に開始されたNational Institutes of Healthコンソーシアム、PsychENCODEの第二段階の研究の一部です。PsychENCODEは、UCLAの神経遺伝学者ダニエル・ゲシュウィンド博士（Daniel Geschwind, MD, PhD）が主導しており、脳の異なる領域や発達段階での遺伝子調節の地図を作成することを目指しています。このコンソーシアムの目的は、様々な精神疾患の遺伝リスクに関する研究と、分子レベルでの潜在的な原因メカニズムとのギャップを埋めることです。 「PsychENCODEの一連の論文は、それぞれ個別にもパッケージとしても、脳における疾病リスクと遺伝メカニズムの関係を理解するための前例のないリソースを提供します」とゲシュウィンド博士は述べています。 ゲシュウィンド博士の自閉症に関する研究は、5月24日発行のScience誌に掲載された9つの論文の一つであり、彼のグループが数十年にわたって行ってきた、自閉スペクトラム症（ASD）に対する感受性を高める遺伝子のプロファイリングと、自閉症の個々の脳で観察される収束した分子変化を定義する研究に基づいています。しかし、これらの分子変化を引き起こす要因と、それらが細胞および回路レベルでの遺伝的感受性とどのように関連するかは十分に理解されていません。ゲシュウィンド博士

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視覚の色情報に依存しない物体認識の仕組みとは？ 視覚系の発達がどのように物体認識能力に影響を与えるのか、MITの研究者らが明らかにしました。特に、生まれつき白内障を持つ子どもたちが視力を回復した際に、白黒画像の物体認識が難しい理由に迫ります。 物体認識における色の役割と脳の適応 人間の視覚システムは高度に発達しており、色の情報を処理する能力がありますが、白黒画像においても物体を認識する能力を持っています。MITの新しい研究は、脳がどのようにして色と色のない画像の両方を認識する能力を獲得するのかについての可能性を示唆しています。この研究では、実験データと計算モデルを用いて、初期の発達段階で脳が輝度（光の強度）に基づいて物体を識別することを学ぶことが重要であることを発見しました。 視覚の発達と白黒画像認識の困難さ 「色情報の初期制限が視覚システムの発達に重要な役割を果たす」という一般的な考えは、色覚や視力の鋭敏さを超えて重要です。MITの脳・認知科学教授でこの研究の上級著者であるパワン・シンハ博士（Pawan Sinha, PhD）は、「我々の研究室が行っている聴覚の文脈でも、初期段階での情報の豊かさに制限を加えることが重要であることを示唆するものがあります」と述べています。 研究の一環として、シンハ博士と同僚たちは、色と白黒の両方の画像を提示して物体認識のテストを行いました。正常な視力を持つ子どもたちにとって、色画像を白黒に変換しても物体認識には全く影響がありませんでした。しかし、白内障除去手術を受けた子どもたちに白黒画像を提示すると、そのパフォーマンスは大幅に低下しました。 カタール治療プログラムと研究の背景 この研究は、2005年にシンハ博士がインドで開始したプロジェクト「プラカシュ（光）」から発展したものです。プロジェクトでは、可逆的な視力損失を持つ

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人工知能の最も重要な進展の一つは、会話型のチャットボットではなく、タンパク質のユニークな3D構造を解析する新しい方法です。AlphaFoldという強力なディープラーニングアルゴリズムが、かつて研究者が何年もかけて行っていた作業をわずか1時間以内に完了できるようにします。この技術が医療に与える影響は計り知れません。AlphaFoldは本当に実験方法と同じくらい正確なのでしょうか...？ この強力なディープラーニングアルゴリズムは、AlphaFold（アルファフォールド）と名付けられ、研究者が数年かけて行っていたタンパク質の3D構造解析をコンピュータプログラムでわずか1時間以内に完了できるようにします。この技術が医療に与える影響は非常に大きく、タンパク質の構造の微細な違いが特定されると、研究者は薬剤を用いてこれらのタンパク質をターゲットにし、機能障害の修正、感染症の戦い、健康の向上を図ることができます。しかし、AIが生物医学を変革する前に、研究者はこのアルゴリズムの予測が、X線結晶構造解析などの過去の信頼できる実験方法と同じくらい正確であることを証明する必要があります。 科学誌Scienceに掲載された新しい論文は、この可能性が現実であることを示唆しています。2024年5月16日に発表された論文「AlphaFold2 Structures Guide Prospective Ligand Discovery（AlphaFold2構造が将来のリガンド発見を導く）」では、研究者が数十億の化合物を調査し、タンパク質構造に対する新しい薬剤の候補を探索した結果、AlphaFold2が予測した構造が、少なくともいくつかのケースで実験的に決定された構造を効果的に代替できることが示されました。 この研究の第一著者であるジアンコン・リュウ博士（Jiankun Lyu, PhD）は、カリ

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ストレス関連障害である心的外傷後ストレス障害（PTSD）や臨床うつ病（大うつ病、MDD）は、遺伝子と環境の両方が影響を与える複雑な状態です。しかし、これらの障害の分子メカニズムは依然として明らかにされていません。なぜ一部の人々がPTSDやうつ病を発症し、他の人々は発症しないのか、その謎を解明するために、テキサス大学オースティン校デル医科大学の研究者らが行った新しい研究が発表されました。この研究は新たな治療法やバイオマーカーの開発に繋がる可能性があります。 テキサス大学オースティン校デル医科大学と共同研究者らは、ストレス関連障害である心的外傷後ストレス障害（PTSD）と臨床うつ病（大うつ病、MDD）の患者の脳における分子レベルでの違いを明らかにしました。この研究は、2024年5月23日にScience誌に掲載された「Systems Biology Dissection of PTSD and MDD Across Brain Regions, Cell Types, and Blood（PTSDおよびMDDの脳領域、細胞タイプ、血液におけるシステム生物学的解剖）」という論文で発表されました。 「なぜ一部の人がPTSDやうつ病を発症し、他の人が発症しないのかを理解することは大きな課題です」と、デル医科大学精神医学および行動科学部の部長であるチャールズ・B・ネメロフ博士（Charles B. Nemeroff, MD, PhD）は述べています。マクリーン病院の主任科学責任者でハーバード医科大学の精神医学教授であるケリー・レスラー博士（Kerry Ressler, MD, PhD）と、リーバー脳発達研究所の臨床科学副所長であるジョエル・クラインマン博士（Joel Kleinman, MD）も、この研究の共同研究者です。 「この研究では、これらの障害を持つ人々の脳に特有の分

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光遺伝学を用いることで、電気刺激よりも筋肉の収縮をより制御しやすく、疲労も少ないことが示唆されています。この新しいアプローチは、麻痺や切断を経験した人々の筋肉制御に革命をもたらす可能性があります。 麻痺や切断を経験した人々にとって、電気刺激による筋肉の人工的な収縮を行う神経補助装置は、四肢の機能を取り戻す助けとなります。しかし、このタイプの装置は急速な筋肉疲労と制御の難しさから広く使われていません。MITの研究者たちは、電気の代わりに光を用いることで、筋肉の制御がより精密になり、疲労が劇的に減少することを示しました。 「光を使用することで、より自然に筋肉を制御できることが分かりました。臨床応用の観点から、このタイプのインターフェースは非常に広範な利用価値があります」と、MITメディアラボ教授であり、MITマクガヴァン脳研究所の准会員でもあるヒュー・ハー教授（Hugh Herr）は述べています。 光遺伝学（optogenetics）は、細胞に光感受性タンパク質を発現させ、その細胞を光に曝露することで活性を制御する手法です。現在、このアプローチは人間には適用できませんが、ハー教授とMIT大学院生のギレルモ・エレーラ-アーコス（Guillermo Herrera-Arcos）氏、そしてK. リサ・ヤン・センター・フォー・バイオニクスの同僚たちは、光感受性タンパク質を人間の組織に安全かつ効果的に導入する方法を模索しています。 この研究のシニア著者はハー教授で、エレーラ-アーコス氏が筆頭著者です。2024年5月22日にScience Robotics誌に掲載されたオープンアクセス論文のタイトルは「Closed-Loop Optogenetic Neuromodulation Enables High-Fidelity Fatigue-Resistant Muscle Co

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タンパク質の折りたたみ過程を音で解析、画期的な発見に タンパク質が折りたたまれる際に水素結合がどのように影響するかを、データを音に変換することで科学者たちは明らかにしました。この発見はタンパク質がアミノ酸の連鎖から機能する折りたたまれた形へと変わる過程に新たな視点を提供します。このプロセスにはどのような驚きがあるのでしょうか？ 科学者たちは、タンパク質が未折りたたみ状態から折りたたみ状態に移行する際の水素結合の連続を記録し、『「Hydrogen Bonding Heterogeneity Correlates with Protein Folding Transition State Passage Time As Revealed by Data Sonification」（水素結合の多様性がタンパク質折りたたみ遷移状態の通過時間と相関することをデータ音響化によって明らかに）』という論文をPNAS誌に発表しました。 イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の化学教授、マーティン・グルーベレ博士（Martin Gruebele, PhD）と作曲家・ソフトウェア開発者のカーラ・スカレッティ（Carla Scaletti）によるこの研究は、タンパク質が適切に折りたたまれて初めて酵素やシグナル伝達分子などとして機能することを解明するための重要なステップです。 誤った折りたたみがアルツハイマー病やパーキンソン病、嚢胞性線維症などの疾患に寄与することが知られています。タンパク質が細胞内の水環境でどのように最終形に変わるかを理解することが、これらのプロセスの誤りを解明する鍵となります。グルーベレ博士によると、これらの変化は「70ナノ秒から2マイクロ秒の間」で非常に迅速に起こります。 水素結合は、タンパク質内の異なるアミノ酸に位置する原子を整列させる比較的弱い引力です。折りたた

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研究により腎疾患の早期発見と予防が進展？ 市立希望研究所（City of Hope®）の研究者たちは、1型糖尿病（T1D）患者における腎不全予測の進展を報告しました。この発見は、腎疾患に悩む多くの患者にとって福音となるでしょうか？ 2024年5月22日にScience Translational Medicineに掲載された論文「Integrated Analysis of Blood DNA Methylation, Genetic Variants, Circulating Proteins, MicroRNAs, and Kidney Failure in Type 1 Diabetes（血液のDNAメチル化、遺伝子変異、循環タンパク質、マイクロRNA、1型糖尿病における腎不全の統合解析）」において、市立希望研究所（City of Hope®）の研究者らは、1型糖尿病（T1D）患者における腎不全予測の進展を報告しました。 この研究は、米国で最大級の癌研究・治療機関である市立希望研究所（City of Hope）によるもので、糖尿病や他の生命を脅かす病気に対する研究でも有名です。研究チームを率いたのは、市立希望研究所のArthur Riggs糖尿病・代謝研究所の副所長であるラマ・ナタラジャン博士（Rama Natarajan, PhD）です。彼らは、糖尿病性腎疾患の患者における最初のエピゲノムワイド関連解析を行い、DNAメチル化活性と数年後の腎不全発症リスクとの間に新しい関連を発見しました。 1型糖尿病（T1D）は、世界中で推定900万人が罹患しており、腎疾患のリスクが大幅に増加します。腎不全は透析や腎移植を必要とし、患者の病気や死亡率を高めます。 ナタラジャン博士は、「糖尿病における腎不全のメカニズムを解明し、早期発見のバイオマーカーを見つけることが非常

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緑茶製品が歯周病に効果があると聞いたことがありますか？新たな研究で、その可能性が一層高まったことが明らかになりました。 歯周炎は歯の喪失や他の健康問題と関連しています。過去の研究では、歯周炎を引き起こす Porphyromonas gingivalis （P. gingivalis）に対して緑茶製品が効果を示すことが示唆されています。今回の新しい研究では、緑茶から作られた抹茶エキスがこの病原菌に対してどのように効果を発揮するかを検証しました。 この研究は、日本の研究者らが行い、American Society of Microbiology（ASM）によるオープンアクセスジャーナルMicrobiology Spectrumに掲載されました。研究者らは、抹茶がラボでP. gingivalisの成長を抑制することを発見しました。さらに、歯周炎を持つ45人を対象とした臨床試験では、抹茶うがい薬が唾液中のP. gingivalisの数を抑制することが示されました。 歯周炎は細菌感染による炎症性の歯肉病で、治療されないと歯の喪失などの合併症を引き起こす可能性があります。この病気は糖尿病、早産、心血管疾患、リウマチ性関節炎、そしてがんとも関連しています。歯周炎の主な原因菌の一つがP. gingivalisであり、この菌は歯の表面にバイオフィルムを形成し、深い歯周ポケットで増殖します。 抹茶は、細かく挽いた緑茶の粉末であり、P. gingivalisの抑制に役立つ可能性があります。今週発表された研究によると、抹茶エキスがラボでP. gingivalisの成長を抑制することが示されました。さらに、歯周炎を持つ45人を対象とした臨床試験では、抹茶うがい薬を使用したグループの唾液サンプル中のP. gingivalisのレベルが研究開始時よりも有意に低いことが確認されました。研究者ら

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「練習は完璧を作る」という言葉は単なる格言ではありません。実際にどのように練習が脳の神経回路に影響を与えるのかをご存知ですか？ ロックフェラー大学とUCLAの研究者らは、新しい研究でこの疑問に答えました。彼らは「Practice makes perfect」という言葉が示すように、反復することで神経回路が固まることを発見しました。この研究は2024年5月15日にNature誌に公開され、論文タイトルは「Volatile Working Memory Representations Crystallize with Practice（不安定な作業記憶表現は練習によって結晶化する）」です。 ロックフェラー大学のアリパシャ・ヴァジリ博士（Alipasha Vaziri, PhD）とUCLAの研究者らは、最新技術を用いてマウスの学習過程を観察しました。彼らは2週間にわたり、マウスがタスクを学習し繰り返す際に73,000個の皮質ニューロンを同時に観察しました。研究の結果、記憶表現が不安定な状態から安定した状態へと変化することが明らかになり、反復練習によってパフォーマンスがより正確かつ自動的になる理由が解明されました。 ロックフェラー大学の神経生物学および生物物理学の研究室を率いるヴァジリ博士は、「この研究は、作業記憶—脳が情報を保持し処理する能力—が練習によってどのように改善されるかを示しています。この知見は、学習や記憶の理解を深めるだけでなく、記憶関連の障害に対処するための示唆も含んでいます」と述べています。 記憶の安定化 作業記憶は多くの認知機能に不可欠ですが、記憶の形成、保持、想起のメカニズム—以前に行ったタスクを再学習せずに実行できる能力—は長期的には不明確なままでした。今回の研究では、研究者らは作業記憶の表現が時間と共にどのように安定するのか、またこれらの表現

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古代種において初めて出現した現代植物細胞壁の主要成分を構築するタンパク質の発見 米国エネルギー省（DOE）のブルックヘブン国立研究所の科学者らは、植物の主要な材料の合成に関与するタンパク質が、予想よりもはるかに早い段階で進化していたことを発見しました。この新しい研究では、リグニンという植物細胞壁の構造成分を構築する生化学的な仕組みの起源と進化を探りました。リグニンはクリーンエネルギー産業において重要な役割を果たしていますが、最初の陸上植物が水中環境から陸上に適応するために必要不可欠なものでした。ブルックヘブンの生物学部門の上級科学者であるチャンジュン・リウ博士（Chang-Jun Liu, PhD）は、「植物が新たな陸上環境で生存するためには、リグニンの出現が重要な進化的出来事でした」と述べています。 リグニンとクリーンエネルギーの関係 植物が新しい環境で生存するために発展させた防御メカニズムを理解することは、気候変動の課題に直面する現代においても重要です。また、リグニンはクリーンエネルギーの研究者にとっても非常に興味深い材料です。この強固な植物素材は処理され、価値のある生産物に変換することができ、リグニンは従来のジェット燃料に含まれる分子と化学的に類似した芳香族化合物の唯一の再生可能な供給源です。 リウ博士は、「現代の植物には3種類のリグニンが含まれていますが、初期のリグニンを含む植物の多くは2種類しか持っていませんでした。この‘新しい’リグニンはシリンギルリグニン（Sリグニン）と呼ばれ、比較的最近、被子植物と共に進化しました」と説明します。Sリグニンは他のリグニン成分よりも構造が単純で、その産業応用の可能性が注目されています。 新しい研究の成果 2024年4月24日にThe Plant Cell誌に掲載されたこの新しい研究は、リグニンとその合成に関与する

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ヒトゲノムの反復領域であるリボソームDNA（rDNA）は、タンパク質を作る細胞の分子機構の基本部分ですが、従来の遺伝解析技術では十分に研究されていませんでした。新しい研究が、これまであまり研究されていなかったゲノム領域に病気の遺伝的素因が見つかる可能性を示しました。 クイーンメアリー大学ロンドンのブリザード研究所のバルドマン・ラキヤン博士（Vardhman Rakyan, PhD）とフランシスコ・ロドリゲス＝アルガラ博士（Francisco Rodriguez-Algarra, PhD）による新しい研究は、クイーンズランド大学分子生物科学研究所のデイビッド・エバンス博士（David Evans, PhD）との共同研究で行われました。この研究は、2023年5月14日にCell Genomicsに発表され、バーズ・チャリティ（Barts Charity）の共同資金提供によって実施されました。 この研究では、UKバイオバンクの50万人のサンプルを分析し、rDNAコピー数の違いと他の健康指標および医療記録を比較しました。その結果、rDNAコピー数と全身性炎症の確立されたマーカーとの間に強い統計的関連が示されました。さらに、rDNAコピー数と腎機能の関連もヨーロッパ系の人々のサンプルで見られましたが、他の民族のサンプルでもこの関連があるかどうかを確立するためにはさらなる研究が必要です。 この研究の結果は、広範なゲノム解析が予防診断や新規治療法の機会を提供し、さまざまな人間の病気のメカニズムへの洞察を深める可能性を示唆しています。クイーンメアリー大学のブリザード研究所のゲノミクスと子供の健康分野のバルドマン・ラキヤン教授（Vardhman Rakyan）は、「私たちの研究は、健康に影響を与える要因をよりよく理解するためにはゲノム全体を分析する重要性を強調しています。この研究は

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地球温暖化対策に革新！ハーバード大学のCirceが新技術で産業界のカーボンフットプリントを劇的に削減？ 2024年5月15日、ハーバード大学のワイス・インスティテュート・フォー・バイオロジカリー・インスパイアード・エンジニアリングは、インスティテュートで開発され、ハーバード大学からスピンアウトしたスタートアップ「Circe」が、世界的に排他的なライセンス契約を締結したことを発表しました。この契約はハーバード大学の技術開発オフィス（OTD）によって調整され、新しいバイオ生産技術を商業化することで、食品から航空燃料に至るまでの産業のカーボン排出量を大幅に削減する可能性があります。CirceはこれまでにRegen Ventures、Undeterred Capital、Ponderosa Ventures、Bee Partners、Elementum Venturesなどの投資家から800万ドル以上を調達しています。 Circeの共同創設者であるシャノン・ナングル博士（Shannon Nangle, PhD）は「人類が直面する大きな課題の一つは、地球規模の成長と生産を維持しながら、同時に脱炭素化を達成することです。Circeは、ガス発酵を利用して必要な製品や分子をカーボンネガティブな方法で製造することで、この重要な問題に取り組んでいます」と述べました。 ワイス・インスティテュートのコアファカルティメンバーであるパメラ・シルバー博士（Pamela Silver, PhD）の研究室で開発されたCirceの技術は、植物が成長するのと同じように、炭酸ガス（CO2）などのガスを栄養源として微生物を育て、それらが作り出す分子を収穫するものです。ナングル博士と共同創設者のマリカ・ツィーザック博士（Marika Ziesack, PhD）は、合成生物学を利用して、温室効果ガスを「食べる

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嚢胞性線維症（CF）などの疾患治療におけるファージ療法の可能性が新たに示されました。ファージ療法とは一体何なのか、その効果や課題についてご紹介します。 ダートマス大学主導の新しい研究は、ピッツバーグ大学やイェール大学との共同研究により、嚢胞性線維症（CF）などの治療におけるバクテリオファージ（ファージ）療法の可能性を示しています。CFは、肺に粘稠な粘液が蓄積する遺伝性疾患であり、持続的な感染症を引き起こし、呼吸不全や死に至ることがあります。この研究は、オープンアクセスのジャーナルPLoS Biologyに2024年4月23日に掲載され、「Lytic Bacteriophages Induce the Secretion of Antiviral and Proinflammatory Cytokines from Human Respiratory Epithelial Cells（溶菌性バクテリオファージはヒト呼吸上皮細胞から抗ウイルスおよび炎症性サイトカインの分泌を誘導する）」と題されています。 ダートマス大学ゲイゼル医学院の微生物学・免疫学教授であり、本研究の主任著者であるジェニファー・ボンバーガー博士（Jennifer Bomberger, PhD）は、「CFに関連する肺機能の低下を引き起こす病原体である緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）は、抗生物質に対する耐性を高めているため、新しい治療法を考える必要があります」と説明しています。 ゲイゼル医学院のポストドクトラル研究員であり、本研究の第一著者であるポーラ・ザモラ博士（Paula Zamora, PhD）は、「数十年前に開発されたファージ療法は、治療が難しい感染症に対する抗菌剤として東欧で成功を収め、米国では臨床試験や緊急使用許可を通じてますます利用されています」と述べています。ファー

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コレラ菌の致命的な株が1961年にインドネシアで出現し、現在までに世界中で数千人の命を奪い、数百万人を病に陥れています。この持続的な広がりにより、科学者たちは長年にわたりその理由を解明しようとしてきました。ついに、テキサス大学オースティン校（The University of Texas at Austin）の研究者らが2024年5月13日に発表した研究で、この危険な株が数十年間にわたり生き残ってきた理由が明らかになりました。論文のタイトルは「Plasmid Targeting and Destruction by the DdmDE Bacterial Defence System（DdmDE細菌防御システムによるプラスミドの標的化と破壊）」です。 長期間にわたり世界的なコレラ流行を引き起こしているVibrio cholerae（V. cholerae）株が、他の病原性変異株よりも競争力を持つ理由は謎とされていました。UTの研究チームは、細菌の免疫システムに特有の特徴を発見し、それが細菌の進化を促進する主要な要因から細菌を保護することを明らかにしました。 「この免疫システムの構成要素はこの株に特有であり、他のV. cholerae系統に対して非常に大きな優位性を与えている可能性があります」と、UTの分子生物学博士研究員であり、この論文の責任著者であるジャック・ブラボー博士（Jack Bravo, PhD）は述べています。「また、寄生的な移動性遺伝子要素に対する防御も可能にしており、これがこの株の生態と進化において重要な役割を果たし、最終的にこのパンデミック系統の長寿命に寄与していると考えられます。」 コレラやその他の細菌は、すべての生物と同様に、環境の変化に適応するために、抗生物質耐性などの新たな発展をもたらす一連の突然変異と適応を通じて進化します。微生物の進化

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炎症性腸疾患（IBD）とパーキンソン病（PD）に共通する遺伝的要因があることが判明しました。この発見は、これらの疾患に対する新しい治療法の可能性を示唆しています。 イカーン医科大学マウントサイナイ校の研究者らは、炎症性腸疾患（IBD）とパーキンソン病（PD）の遺伝的関連性を発見しました。この重要な研究は、2023年5月14日にGenome Medicine誌に発表されました。論文のタイトルは「The Landscape of Rare Genetic Variation Associated with Inflammatory Bowel Disease and Parkinson’s Disease Comorbidity（炎症性腸疾患とパーキンソン病の併発に関連する稀な遺伝的変異の景観）」です。 この研究チームは、個別化医療のためのチャールズ・ブロンフマン研究所のポスドク研究員であるメルテム・エス・カルス博士（Meltem Ece Kars, MD, PhD）、遺伝学およびゲノム科学の准教授ユヴァル・イタン博士（Yuval Itan, PhD）、遺伝学およびゲノム科学の教授インガ・ピーター博士（Inga Peter, PhD）によって率いられました。研究チームは、高度なゲノム解析技術を用いて、IBDとPDの遺伝的重なりを調査しました。 彼らの研究結果は、LRRK2遺伝子の変異がこれら両方の疾患に共通する要素であることを示しており、IBDとPDを併発する人々に影響を与える可能性のある新しい遺伝子も特定しました。カルス博士は次のように説明しています。「私たちは、IBDとPDがLRRK2およびこれまで知られていなかった他の遺伝子の変異を含む共通の遺伝的要因によって引き起こされることを発見しました。これは、これらの疾患に対するアプローチを劇的に変える可能性があります。

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新しいジェル状の材料が、人体の様々な損傷を修復する可能性を秘めている...！どのようにして自然からインスピレーションを得たこの材料が、心臓や皮膚、角膜の治癒を実現するのか？ オタワ大学（uOttawa）主導の研究チームは、生体工学と自然にインスパイアされた技術を組み合わせることで、画期的なジェル状の材料を開発しました。この材料は、皮膚の傷を閉じたり、損傷した心臓筋肉に治療薬を届けたり、傷ついた角膜を再形成して治癒する可能性を持っています。この研究は、uOttawa医学部の准教授であるエミリオ・I・アラルコン博士（Emilio I. Alarcón, PhD）が主導し、多くの人々の生活に影響を与える可能性があります。 「我々はペプチドを使って治療ソリューションを作り出しています。チームは自然からインスピレーションを得て、簡単な方法で傷を閉じ、組織を修復するソリューションを開発しています」とアラルコン博士は述べています。彼はオタワ大学心臓研究所のバイオエンジニアリングおよび治療ソリューション（BEaTS）グループの科学者兼ディレクターであり、組織再生能力を持つ新しい材料の開発に焦点を当てた革新的な研究を行っています。 この研究は、「Multipurpose On-the-Spot Peptide-Based Hydrogels for Skin, Cornea, and Heart Repair（皮膚、角膜、および心臓修復のための多目的即時ペプチドベースハイドロゲル）」と題する論文として、先進機能材料誌に掲載されました。共著者には、エリック・スーロネン博士（Erik Suuronen, PhD）とマーク・ルエル博士（Marc Ruel, PhD）も含まれています。 多くの組織工学におけるハイドロゲルは動物由来のタンパク質ベースの材料ですが、この研究チームが作り出した

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自閉症を持つ人々において、便秘、下痢、および腹痛は社会的な困難や反復行動とともに頻繁に見られます。これは、消化管（GI）問題が自閉症の行動的または感覚的な特徴に起因するのか、それともそれらに寄与しているのかについて多くの人々が疑問を持つきっかけとなっています。ユタ大学健康科学部の科学者らは、腸内の微生物が行動に影響を与えるという増大する証拠に新たな知見を加えました。特に、マウスにおいて頻繁な消化管の苦痛が社会的行動を減少させることを発見しました。この効果はGI症状が治まった後も持続します。彼らはまた、特定の種類の細菌を動物の腸内に導入することで、GI症状とそれによって引き起こされる行動の変化を軽減できることを示しました。この新しい研究はNature Communicationsに最近発表され、腸内細菌叢を制御された方法で操作することにより健康と行動に影響を与えることが可能であることを示しています。公開された論文のタイトルは「Colitis Reduces Active Social Engagement in Mice and Is Ameliorated by Supplementation with Human Microbiota Members（大腸炎はマウスの積極的な社会的関与を減少させ、ヒト微生物メンバーの補充により改善される）」です。 ユタ大学健康科学部の微生物学者であり、この研究を主導したジューン・ラウンド博士（June Round PhD）は、「これは治療的に非常に重要な一歩だと思います。なぜなら、今や安全であることがわかっている微生物を使って治療を構築し始めることができるからです」と述べています。 腸と行動のつながり 科学者たちはまだGI問題と自閉症関連の行動との関係を解明しようとしています。そのため、ラウンド博士と彼女のチームは、マウスにおけ

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牛乳に含まれる天然ナノ粒子が、遺伝子編集技術の輸送手段として利用できるかもしれないとしたら…！？ ネブラスカ大学リンカーン校の研究チームが、遺伝子編集技術を疾患治療に利用するための画期的な方法を提案し、国立衛生研究所（NIH）の競争で第一ラウンドの勝者として選ばれました。分子栄養学のウィラ・キャザー教授であるジャノス・ゼンプレニ博士（Janos Zempleni, PhD）と、化学教授のジアント・グオ博士（Jiantao Guo, PhD）が、この競争のフェーズ1における勝者として選出されました。この競争は3段階にわたり、賞金総額は600万ドルに達します。ネブラスカ大学のチームは、2023年12月に発表された30の初期受賞者の一つです。彼らは25,000ドルの賞金を得て、遺伝子編集者を体内の任意の場所に運ぶことができるユニバーサルな乳エクソソームの開発を進めます。 このプログラム可能なエクソソームは、安全でスケーラブルであり、従来のナノ粒子とは異なり、異物を破壊する免疫系細胞であるマクロファージを回避することができます。 「私たちの技術を使えば、珍しい疾患から一般的な疾患まで、基本的にあらゆる病気を治療できるのです」とプロジェクトを率いるゼンプレニ博士は述べています。「連邦機関は、治療のコストが高いため、少数の人々しか利益を得られない珍しい病気の治療に投資することに消極的です。しかし、私たちの技術の柔軟性を活かせば、追加費用なしで、脳腫瘍のような一般的な病気から、アメリカでたった500人にしか影響を及ぼさない非常に珍しい遺伝子変異まで、すべての病気を治療するためのプラットフォームを提供できます。」 この技術は、遺伝子編集を用いて病気を治療する上で最も重要な課題の一つを克服することを目指しています。CRISPR-cas9のようなツールは、病気を引き起こすDNAを削

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遺伝子検査の急増により、これまで知られていなかった多くの人々がグールド症候群の変異を持っていることが判明しましたが、医師たちは依然として多くの疑問に直面しています。地域センターは、治療と研究の両方を進めることができる可能性があります。 ハンナの出生は順調でしたが、母親のメアリー・デトレフゼンは、生後2ヶ月の娘の目が完全に開かず、一方が曇っていることに気付きました。彼女は家族の医師に相談し、その後、多くの専門医の診察、画像検査、遺伝子検査を経て、数ヶ月後に家族はグールド症候群の診断を受けました。この疾患は、COL4A1またはCOL4A2遺伝子の変異によって引き起こされます。2003年にカリフォルニア大学サンフランシスコ校の遺伝学者であるダグラス・グールド博士（Douglas Gould, PhD）がマウスで発見したこの症候群の最も一般的な症状は、脳卒中と眼の異常であり、次いで腎臓や筋肉の異常が見られます。 グールド博士は現在、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の小児神経学および小児眼科学の臨床同僚と協力して、COL4A1/2変異を持つ患者に特化した世界初のセンターを設立しています。このセンターの目的は、ハンナのような家族が診断と専門的なケアへの道を迅速かつ痛みの少ないものにすることです。 「この疾患は珍しいため、多くの医師はそれを聞いたことがありません」とグールド博士は言います。彼は毎月2〜4件の新たに診断されたグールド症候群の子供を持つ親からの電話を受けています。「親たちはしばしば自分で研究を行い、診断を受けるために医師を見つけるのです。」 デトレフゼンは、ハンナが出生前に脳卒中を起こし、重大な脳損傷とてんかんを引き起こしたことを知りました。現在7歳のハンナは、重度の身体的および認知的な遅れを持っていますが、最近では表現力が豊かになり、冒険心も増してきました。

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脳の奥深くの構造を詳細に観察することが難しいとされてきましたが、新たな技術がその壁を破るかもしれません。MITの研究者らが開発したこの技術とは？ MITのエンジニアたちは、脳の血管を光に反応して拡張するタンパク質を発現させることで、光を検出する新しい方法を考案しました。この技術により、磁気共鳴画像（MRI）を使って光の発生源を特定できるようになります。 脳科学や他の多くの分野では、深部組織で光学ツールを使用することが非常に難しいという問題が知られています。MITの生物工学、脳・認知科学、原子力科学・工学の教授であるアラン・ジャサノフ博士（Alan Jasanoff, PhD）らの研究チームは、この問題を解決するために、深部組織で生物発光分子を高解像度でイメージングする方法を開発することを目指しました。 ジャサノフ博士の研究チームは、血管を光検出器に変える方法を考案しました。特定のタンパク質を血管に発現させ、そのタンパク質が光に反応して血管を拡張させるというものです。この反応により、血流の変化をMRIで検出し、光の発生源を特定することができます。 研究チームは、ベギアトアという細菌の光活性化アデニル酸シクラーゼ（bPAC）という酵素を使用しました。この酵素は光にさらされるとcAMPという分子を生成し、これが血管を拡張させます。拡張した血管は酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンのバランスを変え、これがMRIで検出されます。 研究者らは、bPAC遺伝子をスムース筋細胞に特異的に導入することで、ラットの脳の広い領域にわたって血管を光に敏感にしました。この状態で、ルシフェラーゼを発現する細胞を移植し、CZT基質を注入することで、光を放出する部位をMRIで特定しました。 この技術は、遺伝子発現の変化を観察するためのツールとして、あるいは細胞間のコミュニケーションを明

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毎年100万人を死亡させる肝炎ウイルス（HBV）は、296百万人もの人々に慢性的な影響を与えています。このウイルスはどのようにしてこんなにも効率的に肝臓に侵入し、治療が困難な状態を維持するのでしょうか？ ロックフェラー大学のチャールズ・M・ライス博士（Charles M. Rice, PhD）の研究室の研究者らが、HBVに対する新たな治療法につながるかもしれない、これまでにないメカニズムを明らかにしました。研究成果は2024年5月8日にCell誌に掲載されました。論文タイトルは「Deep Mutational Scanning of Hepatitis B Virus Reveals a Mechanism for Cis-Preferential Reverse Transcription（肝炎ウイルスのディープミューテーショナルスキャニングがシス選好性逆転写のメカニズムを明らかにする）」です。「現行の阻害剤は感染を緩和できますが、根絶はできません」と語るのは、ライス博士のウイルス学・感染症研究室の研究助手教授であり、論文の上級著者であるビル・シュナイダー（Bill Schneider）です。「基礎科学は新たな洞察を提供し、異なる戦略につながる可能性があります。そこで我々はこのウイルスについてもっと学ぶために基礎から再検討しました。」 特異な生物 HBVのゲノムは非常に効率的で、そのため非常に保守的です。その半分以上が重なり合う読み枠を含んでおり、これらの領域では一つの変異が他の変異を引き起こす可能性があります。したがって、ウイルスはこれらの領域を厳密に制御して潜在的に壊滅的な影響を防ぐ必要があります。それにもかかわらず、HBVは新しい環境や宿主に適応する柔軟性を持っています。「HBVはヒトに非常に成功しているウイルスであり、その近縁種はさまざまな鳥類や哺乳類に

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免疫調整分子を届けるマイクロニードルパッチが、T細胞に毛包を攻撃しないよう教えることで、髪の再生を助ける可能性があります。この新技術は、自己免疫疾患の新しい治療法となるのでしょうか？ マサチューセッツ工科大学（MIT）、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院、ハーバード大学医学部の研究者らは、自己免疫疾患である円形脱毛症の新しい治療法を開発しました。この疾患は髪の毛の喪失を引き起こし、すべての年齢層、特に子供たちにも影響を及ぼします。多くの患者にとって、効果的な治療法が存在しない中で、研究チームは頭皮に無痛で適用できるマイクロニードルパッチを開発しました。このパッチは、局所的に免疫応答を再調整する薬物を放出し、自己免疫攻撃を停止させます。マウスを用いた研究では、この治療法が毛の再生を促進し、治療部位の炎症を劇的に減少させる一方で、他の部位への全身的な免疫効果を避けることができることが示されました。 この戦略は、尋常性白斑（vitiligo）、アトピー性皮膚炎、乾癬などの他の自己免疫性皮膚疾患の治療にも応用できる可能性があります。「この革新的なアプローチはパラダイムシフトを示しています。免疫システムを抑制するのではなく、抗原と出会う部位で免疫を正確に調整し、免疫寛容を生み出すことに焦点を当てています」とMITの医療工学科学研究所の主要研究科学者であり、ハーバード大学医学部およびブリガム・アンド・ウィメンズ病院の准教授でもあるナタリー・アーツィ博士（Natalie Artzi, PhD）は述べています。 アーツィ博士と、ハーバード大学医学部およびブリガム・アンド・ウィメンズ病院の内科准教授であるジャミル・R・アッジ医師、博士（Jamil R. Azzi, MD, PhD）は、新しい研究の主著者であり、この研究は2024年4月18日にオープンアクセスの記事としてジャーナルAd

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糖尿病マウスの皮膚創傷治癒が脂肪由来間葉系幹細胞エクソソーム（ADSC-Exos）で劇的に早まることが発見されました。この新しい治療法は、糖尿病創傷治療に革命を起こす可能性があります。 この研究は、2024年2月29日にBurns & Trauma誌で公開されました。中国医科大学附属盛京病院の研究チームは、脂肪由来間葉系幹細胞（ADSC）から抽出されたエクソソームが、糖尿病マウスの皮膚創傷の治癒プロセスを劇的に改善することを発見しました。この研究は、深刻な合併症を引き起こす糖尿病創傷の治療に新たな道を開くものです。糖尿病の世界的な増加に伴い、治療が難しい糖尿病足潰瘍などの糖尿病創傷も増加しています。従来の治療法は効果が限られており、新しい治療法の開発が急務となっています。「Adipose Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Promote Skin Wound Healing in Diabetic Mice by Regulating Epidermal Autophagy（脂肪由来間葉系幹細胞エクソソームは表皮オートファジーを調節して糖尿病マウスの皮膚創傷治癒を促進する）」と題されたこのオープンアクセス論文では、糖尿病創傷における高血糖が正常な細胞プロセス、特にオートファジーを阻害し、治癒を妨げることが示されています。 研究者らは、細胞培養での分子解析から糖尿病マウスモデルでの包括的な創傷治癒アッセイに至るまで、一連の高度な実験を通じて、これらの幹細胞由来エクソソームによる治療がオートファジーを回復させ、皮膚細胞を活性化し、創傷閉鎖を加速することを詳細に実証しました。このアプローチは、糖尿病によって引き起こされる根本的な細胞機能障害に取り組むものであり、創傷修復を強化するための非常に効果的な戦略を提供します。この

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ドイツのヘルゴラント島周辺の海域では、春の藻類の大規模発生を研究するのに最適な環境が整っています。これに関する新たな発見が明らかに...！ マックス・プランク海洋微生物学研究所は2009年からこの研究を行っており、SAR11という細菌群が春の藻類の発生時に特に急速に増殖することを観察してきました。しかし、増殖率が高いにもかかわらず、SAR11の数は5日間で約90%も減少しました。この現象の背後にある理由を解明するために、マックス・プランク研究者らは新たな研究を行いました。その結果は2024年5月2日にNature Communications誌に「Globally Occurring Pelagiphage Infections Create Ribosome-Deprived Cells（全世界的に発生するペラギファージ感染によるリボソーム欠乏細胞の創出）」というタイトルで発表されました。 SAR11を感染させるファージの発見 「SAR11の数が少ないのはファージ、つまり細菌を特異的に感染させるウイルスによるものかどうかを調べたいと思いました」と、この研究を博士論文の一部として行ったヤン・ブリューワー（ヤン・ブリューワー博士）は説明します。「この一見単純な疑問に答えるのは、方法論的に非常に難しかったです」。 ファージ感染はどのように機能するのでしょうか？ファージは細菌に自らの遺伝物質を注入し、それを複製し、細菌のリボソームを利用して自身が必要とするタンパク質を生成します。ブレーメンの研究者らは、ファージの遺伝物質を細胞内で「追跡」する技術を使用しました。「特定のファージ遺伝子を染色することで、顕微鏡下でそれを確認できます。また、SAR11の遺伝物質も同時に染色できるため、ファージに感染したSAR11細胞を同時に検出できます」とブリューワーは説明します。 これ

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老化を逆転させる新たな方法として、若いマウスの血液から得られる小型細胞外小胞（sEVs）が注目されています。ナンジン大学のチームが発表した最新の研究では、このsEVsが高齢マウスの寿命を大幅に延ばし、全身の生理機能を若返らせる効果が確認されました。 ナンジン大学のチャン・チェンユー（Chen-Yu Zhang）、シー・チェン（Xi Chen）、ヤンボー・ワン（Yanbo Wang）、レイ・ファン（Lei Fang）らの研究チームは、2024年4月16日に「Small Extracellular Vesicles from Young Plasma Reverse Age-Related Functional Declines by Improving Mitochondrial Energy Metabolism（若い血漿からの小型細胞外小胞がミトコンドリアのエネルギー代謝を改善することで加齢に伴う機能低下を逆転させる）」というタイトルの論文をNature Agingに発表しました。研究チームは、若いマウスの血液から採取した小型細胞外小胞（sEVs）を週に一度、20ヶ月齢のオスのマウスに注射しました。その結果、これらのマウスの寿命は中央値で1031日（通常のC57BL/6Jオスの寿命840日から22.7％延長）に延び、最長で1266日（人間に換算して120〜130年）生存しました。さらに、sEVsの静脈注射は高齢マウスの老化表現型を軽減し、海馬、筋肉、心臓、精巣、骨などの多くの組織での加齢に伴う機能低下を改善しました。 研究の詳細と意義 sEVsの寿命延長効果 若いsEVsは、寿命延長効果において最も効果的な若返り因子の一つとして注目されています。カロリー制限療法が中央値で978日（16.4％延長）を達成するのに対し、sEVsはそれを上回る効果を示しました。若い血

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結核の原因菌である結核菌（Mycobacterium tuberculosis）は、免疫系や抗生物質を巧みにかわしながら生存する非常に手強い病原菌です。長期間体内に潜伏し、適切なタイミングで再活性化することが知られています。新たな研究により、この結核菌がどのように遺伝子発現を制御しているかが明らかになり、厳しい環境条件に適応する手がかりが得られました。2024年2月28日にNature誌に発表されたこの研究は、結核菌を効果的に抑制するための薬剤ターゲットを提供する可能性があります。 画期的な技術による発見 結核は世界中で感染症による死亡原因のトップを占めており、その主な原因は結核菌がDNAからRNAへの転写を多様な方法で制御できる能力にあります。この柔軟性により、結核菌は人間の宿主内で環境や抗生物質に適応することができます。ロックフェラー大学のシキシン・リウ博士（Shixin Liu, PhD）とその同僚たちは、結核菌の遺伝子コードの転写方法を詳しく理解することが、この病原菌を打ち負かすための鍵であると認識しました。 SEnd-seq技術の導入 しかし、細菌の転写機構に関する既存の知識は主に大腸菌（E. coli）の研究に基づいており、結核菌には適していませんでした。リウ博士とシニアリサーチアソシエイトのジアングウ・ジュ（Xiangwu Ju）は、RNA転写物の5’末端と3’末端の両方を同時に捉えるトランスクリプトミクスプロファイリングツールであるSEnd-seqを開発し、これを結核菌のトランスクリプトームの特性評価に活用しました。 ロックフェラー大学の結核菌専門家であるジェレミー・ロック博士（Jeremy Rock, PhD）とエリザベス・キャンベル博士（Elizabeth Campbell, PhD）と協力して、この技術を用いて研究を進めました。 新たな

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関節リウマチ（RA）の治療法は近年大きく進展しました。しかし、なぜか約20%の患者は、複数の抗炎症薬を試しても痛みが和らぎません。この原因は一体何なのでしょうか？ 関節リウマチの複雑な痛みの謎 関節リウマチ（RA）は、手や足などの関節に痛みや腫れを引き起こす慢性疾患です。RA患者の約20%が複数の抗炎症薬を使用しても痛みが軽減しない理由が、ロックフェラー大学の分子神経腫瘍学研究室の臨床研究准教授であるダナ・オレンジ医師（Dana Orange MD）らの研究により明らかになりました。これらの患者の関節は、実は炎症ではなく過剰な組織成長が原因で痛みを感じているのです。 新しい遺伝子の発見 2024年4月10日にScience Translational Medicine誌に発表された論文「Synovial Fibroblast Gene Expression Is Associated with Sensory Nerve Growth and Pain in Rheumatoid Arthritis（滑膜線維芽細胞の遺伝子発現は感覚神経の成長と関節リウマチの痛みに関連する）」において、オレンジ医師とその同僚は、痛みを引き起こす815の遺伝子を特定しました。 遺伝子の役割 オレンジ医師によると、「これらの遺伝子は感覚神経を再配線し、抗炎症薬が効かない理由を説明しています」。この発見は、新しい治療法の開発につながる可能性があります。 遺伝子の影響 研究者らは、痛みを感じるが炎症がほとんどないRA患者39名の関節組織サンプルと自己報告された痛みのデータを分析しました。彼らは、グラフベースの遺伝子発現モジュール識別（GbGMI）という機械学習解析を使用し、患者の痛みと関連する最適な遺伝子セットを特定しました。RNAシーケンシングにより、15,000の遺伝子のうち

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エクソソームを用いた新たな疾患診断技術の可能性とは？ デューク大学の機械工学・材料科学のウィリアム・ベバン名誉教授、トニー・ジュン・ファン（Tony Jun Huang, PhD）と、生物医学工学のR・ユージン・スージー・E・グッドソン名誉教授、トゥアン・ヴォー・ディン（Tuan Vo-Dinh, PhD）が共同で行った研究が、2024年3月8日にScience Advancesに掲載されました。このオープンアクセス論文は「音響分離とエクソソーム濃縮による核酸検出（Acoustic Separation and Concentration of Exosomes for Nucleotide Detection: ASCENDx）」というタイトルで、エクソソームを用いた新技術について詳述しています。 エクソソームは、細胞から放出される微小な生物学的粒子で、リボ核酸（RNA）などの遺伝物質を含んでいます。機械工学・材料科学科の4年生大学院生、タイ・ナクイン（Ty Naquin）は、「エクソソームはその発生源である細胞を非常に示唆しています。これを分離できれば、タンパク質やRNAの内容を調べることで、多くの病気を診断できます」と説明します。 ナクインは、エクソソームが非常に小さいため、血液や血漿のような有機物から分離するのが難しいと述べています。しかし、ホアンの研究室は2017年に音響流体力学（acoustofluidics）を用いて血液からエクソソームを成功裏に分離しました。音響流体力学とは、音波を通過させることで流体中の生物学的粒子を分離するプロセスです。 現在の「ゴールドスタンダード」とされるエクソソーム分離法は超遠心機を使用しますが、この方法は時間がかかり、大量のサンプルが必要であり、エクソソームにダメージを与えることが多く、純度や収率が低いことが問題です。

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肝臓の機能が一日の中で変動し、薬物の代謝に大きな影響を与えることをご存じですか？ MITの新しい研究によると、薬を投与する時間がその代謝に大きな影響を与える可能性があります。研究者らはヒトドナーから採取した細胞を用いて作成された小型の肝臓を使用し、多くの薬物代謝に関与する遺伝子が概日リズム（circadian rhythms）によって制御されていることを発見しました。この変動は、薬の有効性や体内での分解効率に影響を及ぼします。例えば、アセトアミノフェン（Tylenol）を分解する酵素が特定の時間帯に多く生成されることがわかりました。全体として、薬物代謝や炎症などの機能に関与する300以上の肝臓遺伝子が概日リズムに従っていることが判明しました。これらのリズムを分析することで、既存の薬物の投与スケジュールを改善する手助けになると考えられます。「この方法の最初の応用例の一つは、既に承認されている薬物のレジメンを微調整し、その有効性を最大化し毒性を最小化することです」と、MITのジョン・アンド・ドロシー・ウィルソン教授であり、MITのコッホ統合がん研究所および医用工学科学研究所（IMES）のメンバーであるサンゲータ・バティア博士（Sangeeta Bhatia, PhD）は述べています。 この研究は、肝臓が概日サイクルの特定のポイントで炎症性タンパク質の生成が少なくなるため、マラリアなどの感染症に対してより感受性が高くなることも示しました。バティア博士がシニアオーサーを務めたこの新研究は、4月24日に「Science Advances」に掲載されました。論文の筆頭著者はIMESの研究科学者であるサンドラ・マーチ博士（Sandra March, PhD）です。オープンアクセスの記事のタイトルは「Autonomous Circadian Rhythms in the Human

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音楽の聴き取り能力には個人差があるのはなぜだろうか？プラディープ・シャルマ博士（Pradeep Sharma, PhD）がその答えを探求した論文が、エンジニアリングと応用科学カテゴリーで受賞したことが注目されています。 ヒューストン大学の機械工学教授でありクレン大学工学部の暫定学部長を務めるプラディープ・シャルマ博士（Pradeep Sharma, PhD）が、全米科学アカデミー紀要（PNAS）2023年コザレリ賞を受賞しました。この賞は、シャルマ博士の論文が昨年PNASに掲載された3,000以上の研究論文の中からエンジニアリングと応用科学カテゴリーの唯一の受賞作として選ばれたことを意味します。シャルマ博士の研究は、音楽の知覚という複雑な現象を探求し、「なぜ一部の人々は他の人々よりも音楽をよく聴き取ることができるのか？」という非常に難解な質問に答え始めています。コザレリ賞は2005年から毎年、科学的卓越性と独創性を反映する論文を表彰しています。この賞は、全米科学アカデミーが組織する6つの広く定義されたクラス（物理学・数学、生物科学、工学・応用科学、医学生物科学、行動・社会科学、応用生物・農業・環境科学）を代表する論文を選出します。シャルマ博士の論文「A Minimal Physics-Based Model for Musical Perception（音楽知覚のための最小物理ベースモデル）」には、その独創性が十分に表現されています。音楽の訓練を全く受けていない一部の人々が、歌を聞いただけで驚異的な精度でピアノで再現できる理由を探っています。論文は2023年1月24日にPNASでオープンアクセスとして公開されました。 シャルマ博士は「内耳の有毛細胞など、聴覚システムの物理的特性の違いが、人々の音楽トーンを知覚する能力の違いを部分的に説明するかもしれない」と述べていま

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国際研究チームが、酵母ゲノムにコードされているタンパク質の細胞周期全体における動きをマッピングしました。初めて全てのタンパク質が細胞周期にわたって追跡され、これにはディープラーニングとハイスループット顕微鏡法の組み合わせが必要でした。研究チームはDeepLocとCycleNetという2つの畳み込みニューラルネットワークを適用し、数百万の生きた酵母細胞の画像を分析しました。その結果、タンパク質がどこに位置し、細胞周期の各段階でどのように動き、量が変化するかを特定した包括的なマップが作成されました。 「細胞内で定期的に増減するタンパク質は、細胞周期の調節に関与していることが多く、一方で細胞内を予測可能な動きをするタンパク質は、細胞周期の生物物理的実施を助ける傾向がある」と、研究の第一著者であり、トロント大学のドネリー細胞・バイオ分子研究センターの博士研究員であるアサナシオス・リツィオス（Athanasios Litsios）は述べています。この研究は、2024年3月14日にCell誌に掲載されました。公開アクセス記事のタイトルは「Proteome-Scale Movements and Compartment Connectivity During the Eukaryotic Cell Cycle（真核細胞周期におけるプロテオーム規模の動きと区画接続）」です。細胞周期とは、細胞が最終的に分裂して別々の細胞になるまでの段階を指します。この過程は生命の増殖の基盤であり、全ての生物において進行しています。 分子レベルでは、細胞周期は多くのタンパク質の協調によって成り立ち、細胞の成長とDNA複製から細胞分裂に至るまでを運ぶ役割を担っています。タンパク質の不規則な動きは細胞周期を混乱させ、その破壊は癌のような病気につながる可能性があります。研究者らは、マッピングされた酵母タンパ

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遺伝性の疾患を診断するのは、熟練した遺伝学者にとっても労力を要する作業です。AIを活用することで、このプロセスはもっと効率的にできるのでしょうか？ ベイラー医科大学の研究者たちは、この問題に対処するために、AI-MARRVEL（AIM）という機械学習システムを開発しました。このシステムは、遺伝性疾患の原因となる可能性のある遺伝子変異を優先的に選定することを支援します。このオープンアクセス論文は、2024年4月25日にNEJM AIに掲載され、「AI-MARRVEL — A Knowledge-Driven AI System for Diagnosing Mendelian Disorders（AI-MARRVEL — メンデル遺伝病診断のための知識駆動型AIシステム）」というタイトルです。ベイラー遺伝学臨床診断ラボの研究者たちは、AIMのモジュールが対象遺伝子の臨床知識に依存せずに予測を行うことができると指摘し、新しい疾患メカニズムの発見を進める助けとなることを示しました。共同責任著者であるベイラー医科大学分子・人間遺伝学准教授兼ベイラー遺伝学臨床部門副部長のペンフェイ・リウ博士（Pengfei Liu, PhD）は、「希少な遺伝性疾患の診断率は約30％で、平均して症状が現れてから診断がつくまでに6年かかります。診断の速度と精度を向上させる新しいアプローチが緊急に必要です」と述べています。 AIMは、ベイラーのチームが以前に開発した既知の変異や遺伝子解析の公共データベース「Model organism Aggregated Resources for Rare Variant ExpLoration（MARRVEL）」を用いて訓練されています。MARRVELデータベースには、診断された数千件のケースから350万以上の変異が含まれています。研究者たちは患者のエクソー

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妊娠糖尿病のリスク因子として、妊娠中のインスリン様成長因子結合タンパク質1（IGFBP1）の胎盤発現欠乏および循環レベルの低さが関連している可能性があることが、ハーバード・ピルグリム保健医療研究所の研究により明らかになりました。では、具体的にどのようにこの発見が妊娠糖尿病の理解に貢献するのでしょうか？ 胎盤IGFBP1レベルと妊娠中のインスリン抵抗性および妊娠糖尿病のリスク 「Placental IGFBP1 Levels During Early Pregnancy and the Risk of Insulin Resistance and Gestational Diabetes（妊娠初期の胎盤IGFBP1レベルとインスリン抵抗性および妊娠糖尿病のリスク）」というタイトルのこの研究は、2024年4月16日のNature Medicine誌に掲載されました。このオープンアクセス論文は、「Placental IGFBP1 Levels During Early Pregnancy and the Risk of Insulin Resistance and Gestational Diabetes（妊娠初期の胎盤IGFBP1レベルとインスリン抵抗性および妊娠糖尿病のリスク）」というタイトルで公開されています。 妊娠糖尿病は、妊娠中の最も一般的な代謝障害であり、妊娠の7件に1件に影響を及ぼします。これまでの研究では、妊娠中の過剰なインスリン抵抗性が妊娠糖尿病に寄与することが示されていますが、その原因は不明な点が多いです。「妊娠中のインスリン代謝の変化を主導する主要な要因である胎盤は、妊娠糖尿病の発症に関与するホルモンの重要な供給源である可能性が高い」と、ハーバード・ピルグリム保健医療研究所のハーバード・メディカルスクール准教授であるマリー・フランス・ヒヴァート博士

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温かい水中で生息する単細胞生物、ネグレリア・フォウレリ。致死的な脳感染症を引き起こすこの微生物を感染させるウイルスが発見されました...！ ネグレリア・フォウレリは、人間にとって最も致命的な寄生虫の一つです。ウィーン大学のマイクロ生物学・環境システム科学センター（CeMESS）のマティアス・ホルン博士（Matthias Horn, PhD）とトリック・アルトホーファー博士（Patrick Arthofer, PhD）の研究チームは、国際的な協力のもと、この有害な微生物に感染するウイルスを発見しました。これらのウイルスはNaegleriavirus（ナグレリアウイルス）と名付けられ、巨視的ウイルス（ジャイアントウイルス）に属します。この研究成果は2024年4月24日にNature Communications誌にて公開されました。論文タイトルは「A Giant Virus Infecting the Amoeboflagellate Naegleria（アメーバフラジェレートNaegleriaを感染させる巨視的ウイルス）」です。ネグレリア属は、世界中の水域に存在する単細胞アメーバです。特に、ネグレリア・フォウレリは30°C以上の温かい水域で繁殖し、原発性アメーバ性髄膜脳炎（PAM）という稀でほぼ致命的な脳感染症を引き起こします。ウィーン大学CeMESSのアートホーファー博士とホルン博士率いる研究チームは、様々なネグレリア種に感染する巨視的ウイルスを分離しました。巨視的ウイルス（Nucleocytoviricota）は、わずか20年前に発見されたウイルス群で、主に単細胞生物に感染します。これらのウイルスは、細菌に匹敵する大きさを持ち、以前は細胞生命に特有と考えられていた独自の構造と遺伝的特性を備えています。彼らの発見は、ウイルスの定義や生命の起源に関する議論を引き起こしました

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臓器移植を受けた患者が拒絶反応を検出するために侵襲的な生検を繰り返す必要があることをご存知ですか？しかし、血液検査による拒絶反応の検出が可能になるかもしれません。 臓器移植を受けた患者は、急性細胞性拒絶反応（ACR）を検査するために生涯にわたって繰り返し外科的生検を受ける必要があります。しかし、有望なバイオマーカーの発見により、ACRを検出する血液検査の可能性が浮上しています。ACRは、患者の免疫細胞であるT細胞が移植された臓器を攻撃し始めるときに発生します。しかし、血液サンプル中のT細胞を調べても、臓器拒絶中に顕著な変化を特定することはできませんでした。現在、イェール大学を中心とするチームは、ACR中にT細胞から放出されるエクソソームが大きく変化することを発見しました。エクソソームは、細胞間の通信を可能にする細胞外小胞です。この研究結果は、2024年3月号のAmerican Journal of Transplantationに「Circulating T Cell Specific Extracellular Vesicle Profiles in Cardiac Allograft Acute Cellular Rejection（心臓移植における急性細胞性拒絶反応の循環T細胞特異的細胞外小胞プロファイル）」というタイトルで発表されました。 イェール大学医学部の心臓外科准教授であるプラシャンス・ヴァラバジョスユラ博士（Prashanth Vallabhajosyula, MD, MS）は、「血液サンプルを通じて拒絶反応を確実に検出できる新しいバイオマーカープラットフォームを開発しました」と述べています。「臨床設定でさらに研究を進めることで、このバイオマーカープラットフォームが最終的に外科的生検に取って代わることを期待しています。」 臓器拒絶反応の検出は侵襲的

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人間の心臓は一度損傷を受けると永久に傷跡が残りますが、ある魚類や両生類は心臓の傷跡を取り除き、再生することができます。この能力の仕組みを解明することができれば、人間の心臓病治療に新たな道が開けるかもしれません...！ ユタ大学の生物学者らが行った新たな研究では、ゼブラフィッシュ（Danio rerio）とミナミメダカ（Oryzias latipes）の2種の魚を比較し、心臓の再生能力の違いを調査しました。この研究は、心臓の傷を修復するための免疫応答が鍵である可能性を示しています。 2つの魚の物語 この研究を主導したのは、ユタ大学のジェイミー・ガニョン博士（Jamie Gagnon, PhD）です。彼のチームは、心臓の再生能力における主な違いを明らかにするために、形態が似ている2種類の魚を比較しました。「心臓の形態が似ている2種類の魚を比較することで、主な違いを見つけるチャンスが増えると考えました」と、ガニョン研究室のポスドク研究員であり、この新しい研究の主著者であるクレイトン・ケアリー氏は述べています。 研究の発見 ガニョンのチームは、この謎を完全には解明できなかったものの、ゼブラフィッシュの心臓再生に関与する分子および細胞のメカニズムに新たな光を当てました。「これら2つの心臓が見た目は非常に似ているが、実際には非常に異なることがわかりました」とガニョン博士は述べています。ゼブラフィッシュとミナミメダカは、数百万年前に共通の祖先から分岐した条鰭綱の魚類です。両者ともに全長約1.5インチで淡水に生息し、2つの心室を持つ心臓を持っています。メダカは日本に自生し、ゼブラフィッシュはガンジス川流域に自生しています。研究によれば、再生能力を持たない魚の存在は、負傷に対する反応の違いを対比し、再生能力を持つ種に特有の細胞の特徴を特定する機会を提供します。ガニョン博士は、心臓の

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一部のてんかん患者にとって、薬物治療が効果を発揮しない場合、側頭葉の一部を除去する手術が唯一の治療法ですが、その手術も三分の一の確率で失敗します。この問題の新たな解決策が浮上しました。スタンフォード大学医学部の研究者らとその同僚による新しい研究が、この問題に対する説明を提供し、より効果的な治療法を提案しています。彼らは、これまで見過ごされてきた海馬の一部であるファシオラ・シネレウムが、発作の引き金となり、さらに伝播する役割を果たしていることを発見しました。ファシオラ・シネレウムを除去または抑制することが、手術後も効果が見られない患者にとって有効かもしれません。「海馬は脳で最も研究されている部位ですが、ファシオラ・シネレウムについては驚くほど知られていない」と、ジェームズ・R・ドティ神経外科学および神経科学教授のイヴァン・ソルテズ博士（Ivan Soltesz, PhD）は述べています。「この比較的小さな領域は、マウスおよび手術前の電気記録を受けている患者の発作活動に一貫して関与していました。我々の発見は、薬剤耐性の側頭葉てんかん患者全員が、手術計画の一環としてファシオラ・シネレウムに深部電極を配置すべきであることを示唆しています。」この研究は4月17日にNature Medicine誌に掲載されました。ソルテズ博士とスタンフォード総合てんかんセンターの外科ディレクターであるヴィヴェック・ブック博士（Vivek Buch, MD）は、共同シニア著者です。オープンアクセスの記事のタイトルは「The Fasciola Cinereum of the Hippocampal Tail As an Interventional Target in Epilepsy（てんかんの介入ターゲットとしての海馬尾部のファシオラ・シネレウム）」です。 タツノオトシゴの尾の先端からの記

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カエルとヒキガエルを世界中で絶滅に追い込むカビに、弱点があることがわかりました。科学者たちは、そのカビに感染するウイルスを発見し、これを利用して両生類を救う方法を模索しています。 カエルとヒキガエルの皮膚に感染し、最終的には心不全を引き起こすカビ、Batrachochytrium dendrobatidis（Bd）は、これまでに500以上の両生類種の減少と、シエラ山脈の黄色足カエルやパナマ黄金ガエルを含む90種の絶滅に寄与してきました。カリフォルニア大学リバーサイド校の研究者らは、Bdに感染するウイルスを発見し、このウイルスを利用してカビ病を制御する可能性についての研究を発表しました。この研究はオープンアクセスの論文「An Endogenous DNA Virus in an Amphibian-Killing Fungus Associated with Pathogen Genotype and Virulence（病原体の遺伝子型と病原性に関連する両生類を殺すカビの内在性DNAウイルス）」としてCurrent Biology誌に掲載されています。 この発見に興奮しているのは、UCRの微生物学の博士課程学生で論文著者のマーク・ヤクーブ（Mark Yacoub）氏です。「カエルは有害な昆虫、作物害虫、蚊を制御します。世界中で彼らの個体数が減少すると、壊滅的な影響を与える可能性があります」とヤクーブ氏は言います。 続きはAmazon Kindle本のバイオクイックニュース 2024年7月号でお読みいただけます。

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革新的な発見が私たちの腸内健康に対する理解を変革することを約束しています。サラ・モライス博士（Sarah Moraïs, PhD）、サラ・ウィンクラー博士（Sarah Winkler, PhD）、およびベングリオン大学（Ben-Gurion University of the Negev）のイツハク・ミズラヒ博士（Itzhak Mizrah,i PhD）らによって率いられた研究者チームが、人間の腸内に存在するセルロース分解菌の隠された世界を明らかにしました。この注目すべき発見は、「サイエンス（Science）」に掲載され、最適な消化器の健康を求める新時代の幕開けを告げています。 腸内マイクロバイオームは、私たちの体内で不可欠な機能を司る賑やかな生態系として想像してください。しかし、この賑わいの中に、都市化された人口はその農村部の対応と比べ微生物の多様性が減少しているという懸念が存在します。この不均衡は警鐘を鳴らしており、その代謝健康に対する潜在的な影響が警告されています。 腸内微生物の謎を解明するという強い願望を持ち、モライス博士と彼女のチームはセルロースの分解という複雑な世界を探求する旅に出ました。その旅は、人間の腸内菌とは思えないような能力を持つセルロース分解菌、カンディダトゥス・ルミノコッカス・プリマシエンス（Candidatus Ruminococcus primaciens）、ルミノコッカス・ホミニシエンス（Ruminococcus hominiciens）、およびルミノコッカス・ルミニシエンス（Ruminococcus ruminiciens）という三つの特異な種を発見することにつながりました。これらの微生物のスーパーヒーローは、結晶セルロースを解体するための強力な酵素の兵器庫を持っています。これは以前は人間の腸内菌では不可能だと考えられていまし

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ベニゴマダラヒトリはなぜ、有毒な植物の葉や種を食べ続けることができるのでしょうか？ ベニゴマダラヒトリ（Utetheisa ornatrix）は、毒性の強いピロリジジンアルカロイド（pyrrolizidine alkaloids）を含むタヌキマメを好んで食べ、その毒素を利用して卵を守り、天敵を遠ざけ、さらにフェロモンを作り出して異性を引き寄せます。しかし、どのようにしてこれらの毒素を無害化する能力を進化させたのかは不明でした。 新たな研究「Genomic insights into bella moth (Utetheisa ornatrix) adaptation to pyrrolizidine alkaloids」（ピロリジジンアルカロイドへの適応に関するベニゴマダラヒトリのゲノム解析）」がPNAS誌に発表され、研究者らはベニゴマダラヒトリのゲノムを解析し、これらの毒素に対する免疫を付与する可能性のある特定の遺伝子を特定しました。さらに、研究チームは100年以上前のものも含む150の博物館標本のゲノムを解析し、ベニゴマダラヒトリとその近縁種の起源を解明しました。この研究は、乾燥した博物館標本を使用して蝶やガの遺伝的な研究を行った初の事例です。 研究の共著者であるフロリダ自然史博物館のマグワイヤセンターで昆虫多様性のコレクションコーディネーターを務めるアンドレイ・ソウラコフ（Andrei Sourakov）博士（Andrei Sourakov, PhD）は、「博物館標本を使って、通常は複雑な実験室技術を必要とする遺伝的な質問に答えることができることを示した」と述べ、この研究が将来の研究の窓を開くことを期待しています。 続きはAmazon Kindle本のバイオクイックニュース 2024年7月号でお読みいただけます。

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1.8億文字の遺伝コードを用いて作成された最新の花卉植物の系統樹が、国際的な研究チームによって発表されました。この研究は、植物進化の謎をどのように解明するのでしょうか？ 2024年4月24日にNature誌に発表された論文「Phylogenomics and the Rise of the Angiosperms（系統遺伝学と被子植物の台頭）」において、国際的な研究チームが1.8億文字の遺伝コードを使用して最新の花卉植物系統樹を作成しました。ミシガン大学（U-M）の生物学者3名を含む279人の科学者らによるこの成果は、約8,000の既知の花卉植物属（全体の約60％）から9,500種以上を網羅しています。この研究は、花卉植物の進化史とその生態学的優位性について新たな洞察をもたらします。 ロイヤル・ボタニック・ガーデンズ, キュー（英国）の科学者たちが主導したこの研究チームは、データが新種の識別、植物分類の精緻化、新しい薬用化合物の発見、気候変動や生物多様性の喪失に対する植物保護に役立つと考えています。この画期的な研究は、138の国際的な機関により実施され、花卉植物の系統樹に関する他の研究の15倍のデータ量を使用しました。この研究のために配列決定された種の中には、これまでDNA配列が解明されていなかった800種以上も含まれています。本研究の膨大なデータ量は、単一のコンピュータでは18年かかる処理を可能にし、花卉植物の33万種すべての系統樹を作成するというキューの「生命の木」イニシアティブの一環として重要な一歩となりました。 「数百万のDNA配列に隠された情報を解読するための未曾有のデータ量を解析することは大きな挑戦でした。しかし、これにより植物の系統樹に対する知識を再評価し拡張する独自の機会が得られ、植物進化の複雑さを探求する新たな窓を開くことができました」と、ロイヤル・

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マラリア寄生虫の発育段階を高解像度で初めて解明することで、研究者たちはこの常に進化する敵について、従来以上に詳細に理解できるようになりました。では、どのような新しい知見が得られたのでしょうか？最も致死性の高いヒトのマラリア寄生虫の発育段階が初めて高解像度でマッピングされ、研究者はこれまで以上に詳細にこの常に適応する敵を理解することができるようになりました。この研究は5月2日にScience誌に掲載され、単一細胞RNAシーケンシングを使用してマラリア寄生虫「Plasmodium falciparum（熱帯熱マラリア原虫）」の重要な発育段階を詳細に記述しています。これにより、この寄生虫が成熟する過程で、無性状態から有性状態へと変化するライフステージの詳細な情報が得られます。有性状態への変化は寄生虫が蚊に伝播される前に必要です。このオープンアクセス論文のタイトルは「A Single Cell Atlas of Sexual Development in Plasmodium falciparum（熱帯熱マラリア原虫における有性発育の単一細胞アトラス）」です。 ウェルカム・サンガー研究所、マリのマラリア研究訓練センター（MRTC）、および他の共同研究者からのこの研究は、自由に利用可能なマラリア細胞アトラス1に追加されます。このアトラスは、世界中の研究者が病気を追跡するためのツールを調査および生成するための情報を提供します。マラリア細胞アトラスを通じて得られる新しい洞察は、寄生虫の発育を阻止する新しい方法の特定にも役立ち、新しい薬やワクチンを通じて伝播を防ぐことができます。マラリアは命に関わる病気で、2022年には推定で2億4900万件の症例と60万8000件の死亡が世界中で報告されました2。マラリアは「Plasmodium（マラリア原虫）」寄生虫によって引き起こされ、特に「P.

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結腸直腸癌（CRC）は、世界で3番目に多い癌であり、早期診断と病期分類が予後の改善に大きく寄与します。サウジアラビアのジェッダ大学のタハニ・バクシュ博士（Tahani Bakhsh, PhD）とキングアブドゥルアジーズ大学のアハメド・バヒルディン博士（Ahmed Bahieldin, PhD）およびその同僚たちは、CRCの診断と病期分類の改善に役立つ新しいバイオマーカーを特定しました。これらのバイオマーカーは、マイクロRNA（miRNA: microRNAs）と呼ばれる短鎖非コードRNAで、血液サンプル中に存在し、収集が最小限の侵襲で済みます。この結果は、2024年4月17日にScientific Reportsに掲載された論文「Molecular Detection of Exosomal miRNAs of Blood Serum for Prognosis of Colorectal Cancer（結腸直腸癌の予後のための血清中のエクソソームmiRNAの分子検出）」に発表されました。 CRCは、結腸および直腸の粘膜内層の細胞増殖を伴い、後期段階では遠隔転移が一般的です。この非常に一般的な癌のスクリーニングと病期分類を改善することは、多くの患者の予後を向上させる可能性があります。 先述のとおり、miRNAは遺伝物質の短鎖非コード配列で、わずか18〜23塩基対程度の長さです。それらは遺伝子発現を調節し、エクソソームと呼ばれる小さな膜結合粒子に包まれて血液中を移動します。遠隔細胞間のコミュニケーションにおける重要な役割と、非侵襲的に収集できるという特徴から、エクソソームに包まれたmiRNAは、CRCを含むいくつかのタイプの癌のバイオマーカーとして研究されています。 続きはAmazon Kindle本のバイオクイックニュース 2024年7月号でお読みいただけます。

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「Ancient Mycobacterium leprae Genome Reveals Medieval English Red Squirrels As Animal Leprosy Host」は驚くべき発見を明らかにしました。中世イギリスの赤リスが、ハンセン病を引き起こす細菌の重要な宿主であった可能性が示されたのです。この発見は、ハンセン病の歴史に新たな視点を提供します。 スイスのバーゼル大学のベレナ・シューネマン博士（Verena Schuenemann, PhD）を筆頭とする研究チームは、中世のイギリス、ウィンチェスターの考古学的遺跡から得られた証拠を用いて、赤リスがハンセン病の細菌であるMycobacterium lepraeの重要な宿主であったことを明らかにしました。この研究結果は、2023年5月3日にCurrent Biology誌で発表されました。 「我々の遺伝子解析によって、赤リスがハンセン病の最初の古代動物宿主であることが判明しました」とバーゼル大学のシューネマン博士は述べています。「中世の赤リスから回収された菌株は、同じ都市の中世の人間の菌株よりも現代の感染した赤リスの菌株よりも密接に関連しています。これらの結果は、中世における人間と赤リスの間で独立してM. leprae菌株が循環していたことを示しています。」共同研究者であるイギリス、レスター大学のサラ・インスキップ博士（Sarah Inskip, PhD）は、「我々の発見は、考古学的資料、特に動物の遺骸をハンセン病の長期的な人獣共通感染症の可能性を研究する際に組み込む重要性を強調しています。古代の人間と動物の菌株を直接比較することで、時間を超えた感染伝播の再構築が可能になるのです」と語っています。ハンセン病は人類史上最も古くから記録されている病気の一つであり、現在でもアジア、アフリカ、南アメリ

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細胞が分裂する際、どのようにしてDNAが正確に複製されるのか疑問に思ったことはありませんか？これはすべての生物にとって重要なプロセスであり、その誤りが命に関わることもあります。ペンシルベニア大学ペレルマン医学部と英国リーズ大学の生物学者たちは、DNA複製の進行を円滑にする新たな「機械」を発見しました。この発見により、DNA複製の理解が深まり、遺伝性疾患や癌の治療法の開発に役立つ可能性があります。 細胞が分裂する際には、まずDNAの正確なコピーを作成する必要があります。このDNA複製はすべての生物にとって極めて重要なプロセスであり、突然変異のリスクを伴います。突然変異は細胞死や癌を引き起こす可能性があります。ペンシルベニア大学ペレルマン医学部と英国リーズ大学の生物学者たちは、細胞内でDNA複製を制御し、その進行を円滑にするための多タンパク質「機械」を発見しました。この発見は、2024年3月29日に『Cell』誌に掲載されました。この研究により、DNA複製の理解が進み、遺伝性疾患の謎が解明され、将来的には神経障害や発達障害の治療法の開発に役立つ可能性があります。論文のタイトルは「The SPATA5-SPATA5L1 ATPase Complex Directs Replisome Proteostasis to Ensure Genome Integrity（SPATA5-SPATA5L1 ATPase複合体がリプリソームのプロテオスタシスを指示してゲノムの完全性を確保する）」です。 「細胞内の重要な品質管理メカニズムを発見しました」と、上級共同著者のロジャー・グリーンバーグ博士（Roger Greenberg, MD, PhD）ペンシルベニア大学ペン医学の癌生物学部門のJ.サミュエル・スタウブ医学教授、ペン・センター・フォー・ゲノム・インテグリティのディレク

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妊娠初期のスクリーニング方法が改善されることで、子癇前症の早期発見と予防が可能になるかもしれません。具体的にはどのような方法が提案されているのでしょうか？ 新たに開発された個別化スクリーニングアルゴリズムを用いることで、子癇前症のリスクをより正確に予測し、低用量アスピリンの投与が必要な人を特定できる可能性があります。この研究では、7,000人以上の女性を対象にした新しいスクリーニング方法が、従来のリスク要因に基づくガイドラインよりも子癇前症のリスクをより高精度に特定できることが示されました。 新しいスクリーニングアルゴリズムは、妊娠初期（1～12週）における母体の病歴、バイオマーカーテスト、超音波検査を組み合わせることで、子癇前症の大部分を予測できる可能性があります。この研究の成果は、アメリカ心臓協会のジャーナル「Hypertension」に2023年5月6日に掲載された「Prospective Validation of First-Trimester Screening for Preterm Preeclampsia in Nulliparous Women (PREDICTION Study)（初産婦における妊娠初期子癇前症スクリーニングの前向き検証：PREDICTION研究）」という論文に詳述されています。 子癇前症は妊娠中の最も危険な高血圧の形態であり、治療されないと命に関わる可能性があります。アメリカでは25人に1人の妊婦が子癇前症を発症し、初産でより一般的です。子癇前症の症状には、頭痛、視覚の変化、手足や顔、目の腫れ、胎児の健康状態の変化などがあります。最近の研究では、子癇前症は将来的な心血管合併症のリスク増加とも関連していることが示されています。この研究の主執筆者であるエマニュエル・ブジョルド博士（Emmanuel Bujold MD, MSc）は、

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トマト植物の「トマトタール」に含まれる糖に関する驚きの遺伝子ミステリーが解明された...！トマト植物の粘着性のある物質がどのようにして進化したのかをご存知ですか？ ミシガン州立大学の研究者たちは、2024年4月24日にScience Advances誌に掲載された新しい論文で、ガーデニングでお馴染みの「トマトタール」に含まれる糖に関する驚きの遺伝子ミステリーを解明しました。誰もがトマト植物を剪定するときに手に付く粘着性のある金黒色の物質に苦労した経験があるでしょう。このトマトタールは、アシル糖（acylsugars）と呼ばれる糖で構成されており、害虫を捕まえるための自然なフライペーパーのような役割を果たしています。公開されているこの論文のタイトルは「Tomato Root Specialized Metabolites Evolved Through Gene Duplication and Regulatory Divergence Within a Biosynthetic Gene Cluster（トマト根の特殊代謝物は、遺伝子重複と合成遺伝子クラスター内の規制分岐を通じて進化した）」です。 ミシガン州立大学の植物生物学部長であり、本研究のリーダーであるロバート・ラスト博士（Robert Last, PhD）は、「植物は驚くべき毒や他の生物活性化合物を多く進化させてきました」と述べています。ラスト研究室はアシル糖と、それが生成・保存される微細な毛状構造であるトリコームの研究に特化しています。以前はトリコームにのみ存在すると考えられていたアシル糖が、最近他の研究者によってトマトの根にも発見され、植物科学界を驚かせました。この研究では、ミシガン州立大学のチームはこれらの根のアシル糖がどのように機能し、どこから来たのかを解明しようとしました。 続きはAmazon Ki

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抗生物質が効かないクレブシエラ・ニューモニエ菌感染症に対して、牛由来の抗菌ペプチドが有効な治療法として期待されているのをご存知ですか？ セントラルフロリダ大学医学部のレニー・フリーマン博士（Renee Fleeman, PhD）が行った最新の研究では、抗生物質に耐性を持つ細菌を殺す新たな療法が発見されました。2024年3月13日にCell Reports Physical Scienceに掲載された研究で、フリーマン博士とそのチームは、牛由来の抗菌ペプチドがクレブシエラ・ニューモニエ（Klebsiella pneumoniae）菌による治療困難な感染症に対して有効であることを示しました。この菌は腸内に通常は無害に存在しますが、他の部位に侵入すると肺炎、尿路感染症、創傷感染症を引き起こす可能性があります。特に高齢者や糖尿病、癌、腎不全、肝疾患などの健康問題を抱える患者がリスクが高いです。しかし、若年成人や健康な人々でも、現在利用可能な抗生物質で治療できない尿路感染症や創傷感染症を引き起こすことがあります。 このオープンアクセス論文のタイトルは「Polyproline Peptide Targets Klebsiella pneumoniae Polysaccharides to Collapse Biofilms（ポリプロリンペプチドがクレブシエラ・ニューモニエの多糖体をターゲットにしてバイオフィルムを崩壊させる）」です。 CDC（米国疾病予防管理センター）は、抗生物質耐性菌が世界的な健康脅威であると報告しています。2019年の研究によれば、その年に薬剤耐性感染症で死亡した人は世界中で約500万人にのぼります。そのうちの多くがK.ニューモニエによるものであり、抗生物質治療がなければ50％の致死率があります。 これらの細菌はバイオフィルムという粘液の中で生息すると薬に

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デング熱が南アメリカとプエルトリコで記録的な速さで急増しています。パンアメリカン保健機構は、今年の最初の3か月で350万件以上のデング熱の症例と1,000件以上の死亡が報告されたことを確認しました。2023年全体で報告された450万件と比較すると、その急増ぶりが明らかです。 デング熱は、皮膚に感染した蚊、特にネッタイシマカ（Aedes aegypti）の刺咬により人間に伝染するウイルス性疾患です。この蚊はジカウイルスやチクングニアウイルスも運ぶことが知られています。蚊は静止した水や衛生状態の悪い場所で繁殖します。デング熱は、特に暑くて湿度の高い気候でよく見られます。今年はブラジルやプエルトリコに加え、ペルー、アルゼンチン、コロンビア、パラグアイでも発生が報告されています。 多くのデング熱感染は無症状または軽度の症状を引き起こし、高熱、頭痛、筋肉や関節の痛み、吐き気を伴います。デングウイルスには4つの異なる型があり、一度感染しても他の型に対する免疫は得られず、場合によっては感染が悪化することもあります。重症の場合、デング熱は内出血や死亡を引き起こすことがあります。 現在のアメリカ大陸でのデング熱流行の原因は何ですか？ イェール大学公衆衛生学部のアルバート・コー博士（Albert Ko, MD）は、次のように述べています。「南アメリカの多くの地域では、エルニーニョ現象に起因する異常な暖かく湿った天候が続いており、それがネッタイシマカの拡大を促進しています。ブラジルだけで200万件以上の症例と600件以上の死亡が報告されています。この数は、流行が広がるにつれてさらに増加するでしょう。」 プエルトリコでの流行は通常の夏から秋の雨季ではなく、この時期に発生しているのが異常です。これは、デング熱が流行している地域から感染者がプエルトリコなどに移動し、無症状のままウイルスを

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科学研究を劇的に進化させるためにゲーマーとビデオゲーム技術を活用することができるのか？2020年4月15日にNature Biotechnologyに掲載された新しい研究によると、世界中の450万人のゲーマーが、人気ビデオゲーム『ボーダーランズ3』のミニゲームを通じて、微生物の進化の歴史を再構築することで医療科学を大きく進展させました。このプレイにより、人間の腸内の微生物の関係性に関する推定が大幅に精緻化されました。この協力の結果は、微生物叢に関する知識を大幅に進展させるだけでなく、将来的にこの作業を遂行するためのAIプログラムの改善にも寄与するでしょう。このNature Biotechnologyのオープンアクセス論文は「Improving Microbial Phylogeny with Citizen Science Within a Mass-Market Video Game（市販ビデオゲーム内での市民科学を活用した微生物系統発生の改善）」と題されています。 バクテリアの進化的関係を追跡する 『ボーダーランズ3』内のミニゲーム「ボーダーランズサイエンス」をプレイすることで、プレイヤーは人間の腸内に生息する100万種類以上のバクテリアの進化的関係を追跡する手助けをしました。これには私たちの健康に重要な役割を果たすバクテリアも含まれます。この情報は、これまでに発見された微生物叢に関する知識の指数関数的な増加を示しています。異なる微生物の遺伝的構成要素を表すタイルを並べることで、最良のコンピュータアルゴリズムでも解決できなかったタスクを人間が遂行しました。研究者らは、1人の個人では解決できない科学パズルを解決するために、「ボーダーランズサイエンス」は100万の16SリボソームRNA配列を人間の微生物叢研究から得られたものとして報告しました。2020年4月7日のリ

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研究者たちは、ヨコバイ（Cicadellidae）と呼ばれる小さな吸汁昆虫が分泌するブロコソームと呼ばれる複雑な構造の微細な顆粒が、次世代のカモフラージュデザインに役立つ可能性があることを発見しました。これらのブロコソームは長い間科学者たちを悩ませてきたものですが、最近の研究により、そのサイズと形状が光の反射を減少させるために最適化されていることが明らかにされました。これは、ヨコバイが捕食者から身を隠すのに役立っている可能性があります。この発見は、「Geometric Design of Antireflective Leafhopper Brochosomse（反射防止ヨコバイブロコソームの幾何学的デザイン）」というタイトルのオープンアクセス論文に掲載されました。 この研究は、2024年3月18日にPNAS誌で公開されました。 ヨコバイは、大きな後脚を持ち、遠くまで跳ねることができます。1950年代に研究者が発見したとき、これらの昆虫はハニカム状の穴がある中空の球状物質であるブロコソームで自身をコーティングしていることがわかりました。ヨコバイの幼虫と成虫はブロコソームを分泌し、数時間ごとにこれを均一なコーティングとして整えます。したがって、これらが何らかの目的を持っていると考えられますが、その具体的な機能については議論がありました。研究者たちは、これが微生物や乾燥に対する抵抗、フェロモンの運搬、液体の撥水、反射防止特性などに役立つかもしれないと提案しています。 タックシング・ウォン博士（Tak-Sing Wong, PhD）とその同僚たちは、ヨコバイの体サイズは変化するものの（3～9 mm）、ブロコソームのサイズは種を越えて非常に一定であり、常に直径300～700 nmの範囲で、穴のサイズは100～280 nmであることに気づきました。その特異な形状とサイズが機

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火傷や皮膚疾患、外傷などによる皮膚欠損が神経組織に損傷を与え、生命維持活動に必要な感覚機能や認知機能を失わせることがあります。このような損傷に対して新たに開発された「スマートバイオニック人工皮膚」が、感覚機能の回復を実現する可能性があると発表されました。 皮膚欠損による神経組織の損傷は、生命維持活動に不可欠な感覚機能や認知機能の喪失を引き起こし、精神的・身体的な苦痛をもたらします。自然治癒が不可能なほど重度の損傷の場合、人工皮膚の移植が必要となりますが、これまで開発された人工皮膚は主に皮膚再生に焦点を当てており、患者の感覚機能の回復には至っていませんでした。韓国科学技術研究院（KIST）のバイオマテリアルセンターのジョン・ヨンミ博士（Youngmee Jung, PhD）と、ポストシリコン半導体研究所のイ・ヒョンジュン博士（Hyunjung Yi, PhD）を中心とする研究チームは、延世大学のユ・キジュン教授（Ki Jun Yu, PhD）と成均館大学のキム・テイル教授（Tae-il Kim）との共同研究により、ヒトに移植可能な触覚スマートバイオニック人工皮膚を開発しました。従来の皮膚再生に焦点を当てた人工皮膚とは異なり、このスマートバイオニック人工皮膚は生体適合材料と電子デバイスを融合させることで、永久に損傷した触覚をも回復することができます。 研究チームが開発した人工皮膚は、コラーゲンとフィブリンという皮膚の主要成分で構成されたハイドロゲルであり、亀裂ベースの触覚センサーを挿入することで微細な圧力変化を検知することができます。この圧力変化は無線電力圧力周波数変調（WPPFM）回路を介して電気信号に変換され、触覚神経インターフェース電極を通じて神経に伝達されるため、装置は皮膚と同様の触覚機能を発揮します。さらに、コラーゲンとフィブリンは皮膚の弾力性と組織の結びつき

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真核細胞内で窒素を固定できる小器官が発見されたというニュースに驚きを感じませんか？現代の生物学の常識を覆すこの発見は、農業や生態系への新たな可能性を開くかもしれません。 現代の生物学教科書では、大気中の窒素を生命が利用可能な形に変換できるのはバクテリアのみとされています。窒素を固定する植物（例えばマメ科）は、根粒に共生するバクテリアを利用してこの能力を得ています。しかし、最近の発見はこの常識を覆すものです。国際的な科学者チームが、真核細胞内で初めて発見された窒素固定性オルガネラについてCellとScienceに発表しました。このオルガネラは、原核細胞が真核細胞に取り込まれ、共生を超えてオルガネラに進化する過程である一次共生の4番目の例です。 「このようなオルガネラが生まれるのは非常に稀です」と、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の博士研究員であるタイラー・コール博士（Tyler Coale, PhD）は語ります。「最初にこれが起きた時、それが全ての複雑な生命の起源となりました。バクテリア細胞よりも複雑なものは全てこの出来事に由来します」と、ミトコンドリアの起源に言及して説明しています。「約10億年前には、これが再び起こり、植物をもたらしました」とコール博士は続けました。 3つ目の既知の例は、葉緑体に似た微生物に関わるものでした。今回の新発見は、窒素固定能を持つオルガネラの初めての例であり、研究者らはこれを「ニトロプラスト（nitroplast）」と名付けました。 数十年にわたる謎 このオルガネラの発見は、少しの運と数十年にわたる研究の成果でした。1998年、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の海洋科学名誉教授であるジョナサン・ツェアー（Jonathan Zehr）は、太平洋の海水中に未知の窒素固定性シアノバクテリアからのものと思われる短いDNA配列を発見しまし

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放射線を浴びても壊れたDNAを迅速に修復することができる微小な「クマムシ」は、なぜそんなに強いのでしょうか...？ 数年前、分子生物学者のアンヌ・デ・シアン博士（Anne De Cian, PhD）は、パリの自宅の庭で子供たちに動物界の不思議を紹介するために苔を集めました。苔を水に浸して顕微鏡で観察させると、奇妙な八本足の生物が苔の上を這い回る姿に子供たちは驚きました。博士もこの小さな生物、クマムシに興味を持ち続け、フランス国立自然史博物館の研究室に持ち帰り、ガンマ線を浴びせました。この放射線は人間を殺すのに十分な量の数百倍でしたが、クマムシは何事もなかったかのように生き続けました。 科学者たちは長い間、クマムシが放射線に対して驚異的な耐性を持っていることを知っていましたが、ようやくその生存の秘密が明らかになり始めました。4月12日に発表された研究や今年初めの研究によれば、クマムシは分子修復の達人であり、壊れたDNAを迅速に再構築できることが示されています。 1776年、イタリアの博物学者ラッツァーロ・スパランツァーニ（Lazzaro Spallanzani）は、クマムシが完全に乾燥した状態から水を一滴加えることで蘇生することを記述しました。次の数十年間で、クマムシが圧力、極低温、さらには宇宙空間にも耐えられることが明らかになりました。1963年には、フランスの研究チームがクマムシが大量のX線にも耐えられることを発見しました。最近の研究では、一部のクマムシ種が人間を殺すのに必要な放射線量の1400倍に耐えられることが示されています。 放射線はDNAの鎖を切断するため致命的です。高エネルギーの放射線がDNA分子に当たると直接的な損傷を引き起こすだけでなく、細胞内の他の分子と衝突して間接的な損傷も引き起こします。この変異した分子がDNAを攻撃することもあります。

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精神疾患の中でも、統合失調症や双極性障害に見られる「精神病」とは一体どのようにして脳内で発生するのでしょうか？スタンフォード大学の研究が、精神病の原因となる脳の二つの重要なシステムの異常に迫ります。精神病を抱える人々の脳内では、外部の重要な出来事や内的な思考に注意を向ける「フィルター」と、報酬を予測する経路で構成される「予測装置」という二つのシステムが誤作動しています。これらのシステムの機能不全により、何が現実かを認識するのが難しくなり、幻覚や妄想として現れます。 スタンフォード大学が主導する研究は、精神病を持つ子供や青年の脳のスキャンデータを使用し、4月12日に「Molecular Psychiatry」誌に発表されました。この論文は「Robust and Replicable Functional Brain Signatures of 22q11.2 Deletion Syndrome and Associated Psychosis: A Deep Neural Network-Based Multi-Cohort Study（22q11.2欠失症候群と関連する精神病の頑健かつ再現可能な機能的脳シグネチャー：ディープニューラルネットワークベースのマルチコホート研究）」と題されています。この研究の主任著者であるカウストゥブ・スペカー博士（Kaustubh Supekar, PhD）は、「この研究は、統合失調症の発症と進行を理解するための良いモデルを提供するものであり、非常に困難な問題に対する挑戦です」と述べています。 この研究では、22q11.2欠失症候群と呼ばれる稀な遺伝性疾患を持ち、精神病を経験する人々や原因不明の精神病を持つ人々における脳のメカニズムと理論的枠組みの理解を深めました。精神病の間、患者は幻覚（例えば、声を聞くこと）や妄想的な信念（存在しない

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6500万年前、巨大隕石が大多数の恐竜を絶滅させました。しかし、一部は生き延びました。鳥類は、技術的には恐竜そのものです。科学者たちは、約1万種の鳥類の進化の系統樹を明らかにしようと長い間努力してきましたが、最近の研究でその試みがある驚くべき事実によって誤導されていたことが判明しました。それは一体どんな事実なのでしょうか？ 6500万年前の絶滅イベント後、鳥類は空を飛び回り繁栄しました。科学者たちは鳥類の正確な家系図を解明するため、長年にわたり研究を続けてきました。安価なDNAシーケンシング技術の進歩により、多くの種で簡単に系統樹を構築できるようになりましたが、鳥類に関しては一筋縄ではいきませんでした。 2024年4月1日に発表された2つの新しい研究論文（PNASとNature）は、6500万年前のもう一つの出来事が、鳥類の真の家系図について誤解を生んでいたことを明らかにしました。科学者たちは、1つの染色体の一部が数百万年にわたり時間に凍結されたままであり、隣接するDNAと混ざり合わなかったことを発見しました。 この染色体の一部は鳥類のゲノムのわずか2％を占めるに過ぎませんが、科学者たちに多くの鳥類を2つの主要なカテゴリに分類できると信じさせました。フラミンゴとハトが進化上のいとことされましたが、より正確な系統樹は、4つの主要なグループを特定し、フラミンゴとハトがより遠い関係にあることを示しました。 「私の研究室は鳥類の進化の問題に長い間取り組んできました」と、PNASに発表された論文のシニア著者であり、フロリダ大学生物学教授のエドワード・ブラウン博士（Edward Braun, PhD）は語りました。「ゲノムの大部分が異常な振る舞いをするとは思ってもみませんでした。まるで偶然に発見したかのようでした。」PNAS論文のタイトルは「A region of Supp

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α-グルコシダーゼ阻害剤としての新しいクマリン結合2-フェニルベンゾイミダゾール誘導体の設計、合成、および評価に成功した研究が、2024年3月28日に「Nature Scientific Reports」に掲載されました。この研究は、糖尿病治療薬としての可能性を示すものであり、特に2型糖尿病の管理において重要な役割を果たします。 論文「Coumarin Linked to 2-Phenylbenzimidazole Derivatives As Potent α-Glucosidase Inhibitors（強力なα-グルコシダーゼ阻害剤としてのクマリン結合2-フェニルベンゾイミダゾール誘導体）」では、新規α-グルコシダーゼ阻害剤の設計、合成、および評価が報告されています。α-グルコシダーゼ阻害剤は、2型糖尿病の管理に使用される薬剤であり、腸内の細胞に存在するα-グルコシダーゼ酵素を阻害することで、複合炭水化物を単糖に分解する過程を遅らせ、食後の血糖値上昇を抑える効果があります。 クマリンは自然界に存在する化合物で、抗酸化、抗炎症、抗菌、抗がん作用などの有望な薬理学的特性を持つため、新薬開発において魅力的な薬効団です。一方、ベンゾイミダゾールは多様な生物活性を示し、抗菌、抗がん、抗炎症、抗酸化作用などの薬理学的特性を持つことから、医療化学において注目されています。 この研究では、クマリンと2-フェニルベンゾイミダゾール（ベンゾイミダゾールの誘導体）をカルボキシレートリンカーで結合させた新規α-グルコシダーゼ阻害剤の一連を設計しました。最適なα-グルコシダーゼ阻害活性を得るために、R位置に異なる部分を置換した13種類の化合物を設計・合成しました。これらの誘導体の化学構造は、1H-NMR、13C-NMR、およびFTIR（フーリエ変換赤外分光法）などのさまざまな分析技術

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カロリンスカ研究所（Karolinska Institutet）とJLP Healthなどの共同研究により、ダニ媒介のクリミア・コンゴ出血熱ウイルス（CCHFウイルス）がどのようにして人の細胞に侵入するかが明らかになりました。この研究成果は2024年3月28日にNature Microbiology誌に発表され、致死的な病気に対する治療薬の開発に向けた重要な一歩となります。論文タイトルは「Crimean–Congo Haemorrhagic Fever Virus Uses LDLR to Bind and Enter Host Cells（クリミア・コンゴ出血熱ウイルスはLDLRを利用して宿主細胞に結合・侵入する）」です。 クリミア・コンゴ出血熱ウイルスとは CCHFウイルスは、ダニの咬傷を介して感染し、出血熱を引き起こすことがあります。感染した人の健康状態により、致死率は最大40%にも達します。一般的な症状には、発熱、筋肉痛、腹痛、関節痛、嘔吐、そして臓器不全を引き起こすこともある出血が含まれます。 ヨーロッパにも広がるウイルス このウイルスは中央アジア、中東、アフリカの一部を含む約40カ国に存在します。近年では気候変動の影響で、スペインやフランスなど新たな地域にも広がりを見せています。感染を媒介するダニの種はドイツやスウェーデンでも観察されていますが、現在有効な治療法は存在しません。 新しい研究の発見 今回の研究で、カロリンスカ研究所の研究者らは、ウイルスが細胞表面の低密度リポタンパク質（LDL）受容体を介して細胞に侵入することを発見しました。LDL受容体は血中コレステロールの調節に役立つタンパク質です。このタンパク質を特定するために、研究者らは試験管内で育てたヒトミニ臓器とJLP Healthから提供された高度な幹細胞ライブラリを使用しま

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慢性的な皮膚疾患や組織工学に利用されるハイドロゲルは、その保水性や薬物の送達、そして生分解性が評価されていますが、製造が複雑で外部の力に対して弱く、細菌感染に対しても脆弱です。これらの欠点を克服するために、研究者らは自然な抗生物質特性を持ち、細胞成長を促進する新しいハイドロゲルを開発しました。 アメリカ物理学協会（AIP）の「APL Materials」に2024年4月2日に掲載されたオープンアクセス論文「Methacrylated Gelatin Hydrogel Conjugated with Epsilon-Polylysine and Enriched with Platelet-Rich Plasma for Chronically Infected Wounds（ε-ポリリジンと血小板豊富血漿を共役したメタクリル化ゼラチンハイドロゲルの慢性感染創傷への応用）」では、研究者らが合成しやすく、自然な抗生物質特性を持ち、細胞成長を促進するハイドロゲルを開発したことが報告されています。 中国吉林省長春市の中国日本連合病院に所属する著者らの一人、ジン・サン（Jing Sun）博士は、「糖尿病患者は代謝疾患のために皮膚の傷が治りにくいことがあります」と述べています。「患者はエリスロマイシンのような外用薬を使用することがありますが、長期間使用すると抗生物質耐性が生じ、症状を和らげることができなくなることがあります。」 研究者らは一般的なハイドロゲルであるGel-MAにアミノ酸であるポリリジンと血小板豊富血漿を加え、創傷ケアに適した特性を持つハイドロゲルを作り上げました。その結果、このハイドロゲルはより強く、創傷内で膨張し、長持ちし、細菌を殺し、新しい細胞の成長に適した環境を提供することができるようになりました。 「このハイドロゲルは創傷表面でポリリジンを継続的に放

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この研究は、ライプニッツ動物園および野生動物研究所（Leibniz-IZW）の科学者らが主導する研究コンソーシアムによって提供されたもので、社会的行動と社会的地位が、幼年期および成人期の自由生活を送るハイエナ（Crocuta crocuta）の遺伝子活性化（エピゲノム）の分子レベルで反映されることを示す証拠を提供しています。高位と低位の地位を持つメスハイエナから非侵襲的に採取された腸上皮のサンプルを分析し、地位の差が重要な生理学的プロセス（エネルギー変換や免疫応答など）を制御する遺伝子の活性化またはオフにするパターンである、社会的不平等のエピジェネティックシグネチャーと関連していることを示しました。 この結果は、2024年3月28日にCommunications Biologyにオープンアクセス記事として掲載され、タイトルは「Epigenetic Signatures of Social Status in Female Free-Ranging Spotted Hyenas (Crocuta Crocuta)（社会的地位のエピジェネティックシグネチャー：自由生活を送るメスハイエナにおける研究）」です。 哺乳類では、社会的行動と社会的地位が個体の生存、繁殖能力、および健康に大きな影響を与える可能性があります。しかし、社会的および環境的要因が生物の生理学にどのように反映されるか、その分子プロセスはまだ完全には理解されていません。 現在、ライプニッツ-IZWの進化遺伝学部門とセレンゲティハイエナプロジェクトの科学者らは、社会的地位がエピジェネティックパターン、特にDNAのメチル化（遺伝子の活性化を決定する）に影響を与えることを発見しました。 彼らは、タンザニアのセレンゲティ国立公園にいる3つのクランからの18匹の成熟したメスハイエナと24匹の子供の腸上皮細胞からDN

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1500年前の中国の皇帝の顔はどのように見えたのでしょうか？研究チームは、中国北周の武帝の遺骸から抽出したDNAを用いて、彼の顔を再構築しました。2024年3月28日にCurrent Biologyに発表された研究では、36歳で亡くなった皇帝の死が脳卒中と関連している可能性が示唆されています。また、かつて北東アジアの一部を支配した遊牧帝国の起源と移動パターンについても明らかにしました。このオープンアクセス論文は「Ancient Genome of the Chinese Emperor Wu of Northern Zhou（北周の武帝の古代ゲノム）」と題されています。 武帝は古代中国の北周王朝の支配者でした。彼の治世下で、AD 560年からAD 578年にかけて、武帝は強力な軍を築き、北齊王朝を打ち砕いて古代中国の北部を統一しました。武帝は、今日のモンゴルおよび中国の北部と北東部に住んでいた古代遊牧民族、鮮卑族の出身でした。 「ある学者は、鮮卑族は太いひげ、高い鼻梁、黄色い髪など『異国情緒のある』外見をしていたと言っています」と、論文の共同筆頭著者である上海の復旦大学の温少卿氏（Shaoqing Wen）は述べています。「私たちの分析によると、武帝は典型的な東アジアまたは北東アジアの顔の特徴を持っていた」と彼は付け加えます。 1996年、考古学者は中国北西部で武帝の墓を発見し、彼の骨を見つけました。これにはほぼ完全な頭蓋骨も含まれていました。近年の古代DNA研究の発展により、温氏と彼のチームは、武帝のDNA上の100万以上の単一ヌクレオチド多型（SNPs）を回復することに成功しました。これらの一部には、武帝の肌や髪の色に関する情報が含まれていました。武帝の頭蓋骨と組み合わせることで、チームは3Dで彼の顔を再構築しました。その結果、武帝は茶色の目、黒い髪、そして濃

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この研究では、特異的な地下低酸素環境で生存するための遺伝的適応を持ち寿命が長いハダカデバネズミが、生理学や医学研究、特に新しい治療法の開発において人間への応用可能性を有していることが示されました。 ロンドンのクイーンメリー大学の医学歯学部のダンジャ・アクセンティエビッチ博士（Dunja Aksentijevic, PhD）が率いる新しい研究により、ハダカデバネズミのゲノムには、彼らが自然生息地での低酸素環境、さらには無酸素環境でも生き残ることを可能にする特定の適応が含まれていることが明らかにされました。この発見はまた、哺乳類の独特な心臓代謝プロファイルが心臓血管イベントによる心臓への損傷を避けるのに役立つことも示しています。 アクセンティエビッチ博士は、ロンドン、プレトリア、ケンブリッジの研究者らとチームを組み、ハダカデバネズミの心臓組織をサンプルとして採取し、他のアフリカモグラ類（ケープ、ケープデューン、コモン、ナタール、マハリ、ハイヴェルド、ダマーラランドモグラ）や進化的に異なる哺乳類（ホッテントットゴールデンモグラとC57/BL6マウス）のサンプルと比較しました。 この研究で、研究者らは、ハダカデバネズミが糖からのエネルギー生成を制御する心細胞の遺伝子のユニークな発現を持っており、これによって代謝プロファイルが他のモグラ類や研究された他の種とは異なることを発見しました。これらのユニークな心臓代謝および遺伝的特徴により、ハダカデバネズミの心臓は、血管閉塞中や体外で模擬された心臓発作後の血流復帰時でさえ、強化されたエネルギー予備を持っていました。これらの適応は、集まって、ハダカデバネズミが低酸素に耐え、心臓組織への損傷がほとんどないことを結果としています。 クイーンメリー大学の進化生態学のリーダー（准教授）であるクリス・フォークス博士（Chris Faulke

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IKZF1遺伝子に存在するこの変異体は、ヒスパニック系／ラテン系の子供たちが急性リンパ芽球性白血病のリスクが高い理由を説明するのに役立ち、この病気の原因に関する洞察を与えてくれる。 急性リンパ芽球性白血病（ALL）は、最も一般的な小児がんであり、アメリカ合衆国においてはヒスパニック/ラテン系の子どもたちに不釣り合いに多く影響しています。ヒスパニック/ラテン系の子どもたちは、非ヒスパニック白人の子どもたちに比べてALLになる可能性が30〜40％高いとされていますが、その増加したリスクの正確な遺伝的基盤や原因は不明です。 現在、南カリフォルニア大学キック医学校および協力機関からの研究が、増加したリスクに寄与する主要な遺伝子変異を明らかにし、ALLの生物学的基盤についての詳細を明らかにしました。チームは遺伝子細かいマッピング解析、ゲノムの領域内の遺伝子変異の個別の効果を解きほぐすことを可能にする統計的手法を使用しました。 彼らは、ヒスパニック/ラテン系の人々に比較的高い頻度で見られる変異を特定し、ALLのリスクを約1.4倍に増加させると特定しました。 この研究は、部分的に国立衛生研究所からの資金提供を受け、2024年3月26日にCell Genomicsに掲載されました。このオープンアクセス論文は、「A Noncoding Regulatory Variant in IKZF1 Increases Acute Lymphoblastic Leukemia Risk in Hispanic/Latino Children（IKZF1における非コーディング調節変異がヒスパニック/ラテン系の子どもたちの急性リンパ芽球性白血病リスクを増加させる）」と題されています。 「アメリカ合衆国のヒスパニック/ラテン系の人々の約30％がこの遺伝子変異を持っている一方で、主にヨーロッパ系

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マラリアは、世界中で何百万もの人々に影響を与える深刻な病気です。この病気を引き起こす寄生虫がどのように体内で動き、病気を引き起こすのかについては、まだ多くのことが未解明です。しかし、シアトル子供病院研究所のグローバル感染症研究センター（Center for Global Infectious Disease Research, Seattle Children’s Research Institute）の科学者らは、血液中のマラリア寄生虫が後続の感染からの寄生虫の発展を抑制することを発見しました。この発見により、特にマラリアが流行している地域での生ワクチンの開発に新たな道が開けました。 シアトル子供病院研究所の研究者らは、血液中のマラリア寄生虫（malaria parasites）が後続の感染からの寄生虫の発展を抑制することを発見しました。この抑制は、血液中の感染によって活性化される宿主のインターフェロン（interferons）によって媒介されます。この発見は、特にマラリアが流行している地域での生ワクチン（live-attenuated Plasmodium parasite vaccines）の開発に重要な意味を持つとされています。 この研究結果は、2024年3月7日にNature Communications誌で公開されたオープンアクセス論文「Malaria Blood Stage Infection Suppresses Liver Stage Infection Via Host-Induced Interferons But Not Hepcidin（マラリア血液段階感染が宿主誘導インターフェロンによって肝臓段階感染を抑制するが、ヘプシジンではない）」として発表されました。 マラリア（malaria）は、ハマダラカ（mosquito）によって媒介される

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ベートーヴェンは、人類史上で最も称賛される音楽家の一人ですが、ビートの同期に関する遺伝的傾向が低いと、バンダービルト大学医療センター（VUMC）と、ドイツのフランクフルトにあるマックス・プランク感覚美学研究所、およびオランダのナイメーヘンにあるマックス・プランク心理言語学研究所が共同執筆したCurrent Biology誌の研究で示されました。このオープンアクセス論文は2024年3月25日に公開され、「Notes from Beethoven’s Genome（ベートーヴェンのゲノムからのノート）」と題されています。 人間の非凡な成就がどの程度遺伝要因によって影響を受けるかという問いは、人類遺伝学の初期から存在しますが、今日では現代の分子方法によって歴史を通じて個々のDNAを分析することが可能になり、より容易に対処できるようになりました。国際的な研究チームは、2023年の研究でベートーヴェンの髪の毛から抽出された遺伝物質を使用して、彼の遺伝的な音楽的傾向を調査しました。この能力は音楽性に密接に関連しています。 「ベートーヴェンについては、彼の最近シーケンスされたDNAを使用して、ビートの同期に対する彼の遺伝的傾向を示すポリジェニックスコアを計算しました」と、トロント大学の現在のPhD候補者であり、バンダービルト人間遺伝学プログラムで最近訪問した大学院生であるタラ・ヘネチョウィッツ氏（Tara Henechowicz BMusHons, MA）が述べています。彼女は論文の第二著者です。 「興味深いことに、歴史上最も称賛される音楽家の一人であるベートーヴェンは、スウェーデンのカロリンスカ研究所とバンダービルトのBioVUリポジトリの人口サンプルと比較して、一般的な音楽性に対する顕著なポリジェニックスコアを持っていませんでした」と彼女は言いました。 著者たちは、ベート

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ハチミツ蜂が、彼らの巣の仲間によって伝えられた食料への方向を示すダンスをどのように解読できるかを科学者らが発見しました。この発見は、巣の完全な暗闇の中で、各蜂がその触角を使用してダンスを通じて伝えられる情報を解釈するのに役立つ方法を明らかにしました。何十年もの間、ハチミツ蜂がいわゆるワグルダンスを行っていることが知られています。これは、彼らの動きと巣の上の方向性が、巣の外にある食料への方向と距離を示すものです。しかし、これまで、ワグルダンスを取り巻く蜂たちがどのようにして情報の意味を理解するのかは不明でした。 蜂がどのようにコミュニケーションを取っているかをより深く理解することで、科学者らは、生息地の喪失や農薬の使用などの問題が蜂が食料を見つける能力にどのように影響するかをよりよく理解することができると言います。 エジンバラ大学のチームは、大学の養蜂場にあるハチミツ蜂のコロニーを研究し、彼らの脳プロセスを模倣する計算モデルを使用してこの発見をしました。 エジンバラ大学情報学部の研究者らは、赤外線光の下で昆虫をスローモーションと高解像度で撮影しました。これにより、彼らは各ワグルダンス中に周囲の蜂の触角の位置を細かく追跡できました。これは、人間の裸眼ではぼやけてしまいます。 研究者らは、蜂がダンスをする際に繰り返し触れられる触角の位置を、ダンサーに対する自身の体の角度に基づいて変えることを観察しました。 チームは、蜂が自身の重力感覚と触角によって拾った信号を組み合わせることで、任意の角度や絶えず変化する位置からでもダンスを解読できることを実現したと気づきました。しかし、これには蜂がその二つの感覚システムから検出された二つの角度を正確に足し合わせることが必要です。 蜂の既知の脳回路を複製するコンピューターモデルを使用して、研究者らは、この情報を統合し、ワグルダンス

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進化生物学者が初めて、熱帯のチョウの視覚嗜好に影響を与える遺伝子を特定しました。ヘリコニウス蝶は、その鮮やかな翼の色彩パターンでよく知られています。これらの顕著な色彩パターンは、捕食者を威嚇するだけでなく（蝶は有毒であり、鳥にとっては不味いです）、交配相手の選択時にも重要なシグナルとなります。 ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン（LMU Munich）のリヒャルト・メリル博士（Richard Merrill, PhD）が率いるチームは、ボゴタのロサリオ大学（コロンビア）とスミソニアン熱帯研究所（パナマ）の研究者らと協力して、様々なヘリコニウス種の警告パターンの多様性を利用して、これらの好みの遺伝的基礎を調査し、視覚に基づく行動の進化的変化に直接関連する遺伝子を特定しました。これは動物においてそのような関連性が示された初めての例です。 彼らは2024年3月21日にScienceのオンライン版で報告しました。論文のタイトルは「Adaptive Introgression of a Visual Preference Gene（視覚的好みの遺伝子の適応的導入）」であり、2024年3月22日の雑誌のハードコピー版の表紙の話題となっています。論文には「A Genetic Cause of Male Mate Preference.（雄の交配相手選好の遺伝的原因）」と題された展望記事が添えられています。 研究者らは、コロンビアの3種のヘリコニウス蝶、ヘリコニウス・メルポメネとヘリコニウス・ティマレタ（両種とも前翅に鮮やかな赤い帯がある）、およびヘリコニウス・シドノ（白い前翅帯がある）の交配好みを調査するために、数百回の行動実験を行いました。彼らは、3種全ての雄が自分自身に似たパートナーを好むことを発見しましたが、2種の赤い種間での好みの違いはありませんでした。 研究

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結核の原因となるマイコバクテリウムは、免疫システムや抗生物質を巧みに回避する狡猾な敵です。マイコバクテリウム・チューバークローシス（Mtb）は、体内で長年休眠状態にあることが多く、時が来ると再活性化することで有名です。現在、新しい研究によって、Mtbが遺伝子発現をどのように制御しているかが明らかになり、それが環境の変化にどのように適応しているかの手がかりを提供するかもしれません。 この発見は、2024年2月28日にNature誌で発表され、最終的にはMtbを停止させる薬剤ターゲットを提供する可能性があります。「とても賢い細菌で、多くの策略を持っています」とロックフェラー大学のリウ・シクシン博士（Shixin Liu, PhD）は言います。「今、遺伝子発現をどのように調節しているかを明らかにしたので、そのライフサイクルを阻害する方法について考えることができます。」 このオープンアクセス論文は「Incomplete Transcripts Dominate the Mycobacterium tuberculosis Transcriptome」（マイコバクテリウム・チューバークローシスのトランスクリプトームを占める不完全な転写物）と題されています。 可能にする技術  結核は世界中の感染症による死因の中で最も多い原因であり、その一因はMtbがDNAからRNAへ、そして機能的なタンパク質へと転写する過程を調節する方法を持っているからです。この柔軟性により、細菌は人間の宿主内で変化する環境や抗生物質に適応することができます。リウ博士とその同僚は、Mtbが遺伝子コードをどのように転写するかについてより多くを理解すれば、最終的には病原体を出し抜く可能性が高くなるだろうと気付きました。「Mtbのトランスクリプトームの詳細な特性評価は、それをより効果的に治療するための鍵です」と

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ライム病は、ダニによって媒介される細菌感染症で、アメリカ合衆国では毎年約50万人が影響を受けています。多くの場合、抗生物質によって感染が効果的に治療されますが、一部の患者では、症状が数ヶ月から数年にわたって続くことがあります。MITとヘルシンキ大学の研究者らは、人間の汗にはライム病に対する保護作用を持つタンパク質が含まれていることを発見しました。また、人口の約3分の1が、ゲノムワイド関連研究（GWAS）でライム病と関連付けられているこのタンパク質の遺伝的変異体を持っていることもわかりました。 このタンパク質がライム病を引き起こす細菌の成長をどのように抑制するかはまだ正確にはわかっていませんが、研究者らは、このタンパク質の保護能力を利用して、病気の予防や抗生物質に反応しない感染症の治療に役立つスキンクリームを開発することを望んでいます。 「このタンパク質はライム病からある程度の保護を提供するかもしれません、そして、このタンパク質に基づいた予防や治療の可能性には実際の意味があると思います」と、新しい研究の主要な著者の一人であるMITの生物工学部門の主任研究科学者、ミハル・カスピ・タル博士（Michal Caspi Tal, PhD）は述べています。 ヘルシンキ大学の分子医学研究所の上級研究者であり、MITとハーバード大学のブロード研究所の研究者でもあるハンナ・オリラ博士（Hanna Ollila, PhD）も、2024年3月19日にNature Communicationsに掲載された論文の上級著者です。論文の筆頭著者は、ヘルシンキ大学の分子医学研究所でポスドクを務めるサトゥ・ストラウス博士（Satu Strausz, PhD）です。このオープンアクセスの論文は「SCGB1D2 Inhibits Growth of Borrelia burgdorferi and A

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いくつかの動物は、尾を再生するトカゲのように、失われた構造を再生する驚異的な能力を持っています。しかし、この再生過程は、適切な組織の構成を確保し、がんなどの異常な成長を防ぐために、体によって厳密に制御されなければなりません。しかし、この規制の正確なメカニズムはあまり知られていませんでした。 最近の研究では、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校（UIUC）の研究者らが、下流の成長因子を調節することによって組織再生を制約するキープレイヤーとして、Bratと呼ばれるRNA調節因子を特定しました。このオープンアクセスの論文は2023年12月21日にPLOS Geneticsに掲載され、「Regenerative Growth Is Constrained by brain tumor to Ensure Proper Patterning in Drosophila（ショウジョウバエの再生成長は脳腫瘍によって抑制され、適切なパターン形成が保証される）」というタイトルがつけられています。 「再生中の組織が間違いを最小限に抑えるために重要な制約と保護因子がありますが、これらは十分に研究されていません」と、UIUCの細胞および発達生物学の准教授兼副学部長であるレイチェル・スミス＝ボルトン博士（Rachel Smith-Bolton, PhD）は述べています。「組織が再生する際、例えば傷から再生する際には、変異がなくても時に間違いを犯すことがあり、それが非常に興味深いです。どのような間違いが起こりうるのか、そしてそれらの間違いに対してどのように保護するかを探究したいのです。」 スミス＝ボルトン博士をリーダーとするチームは、彼女の研究室の元大学院生であり研究の第一著者で、現在はジェネンテックに所属しているサイエダ・ナヤブ・ファティマ・アビディ博士（Syeda Nayab Fatim

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動物界において、ゲノム配列の組み立てに関しては、サイズは重要ではありません。最近、米国のモルグリッジ研究所の研究チームが、世界最大の哺乳類と最小の哺乳類の一つから、2つの新しい参照ゲノムの配列を組み立てたことを示しました。 シロナガスクジラのオープンアクセス論文は2024年2月20日に「Molecular Biology and Evolution」誌で公開され、「A High-Quality Blue Whale Genome, Segmental Duplications, and Historical Demography（高品質なシロナガスクジラのゲノム、セグメンタル重複、および歴史的人口動態）」と題されています。またヤマネのゲノムに関するオープンアクセス論文は2024年2月7日に「Scientific Data」誌で公開され、「Chromosome Level Genome Assembly of the Etruscan Shrew Suncus etruscus（エトルリアヤマネ Suncus etruscus の染色体レベルのゲノムアセンブリ）」と題されて発表されました。 動物細胞培養を使用した研究モデルは、大きな生物学的疑問に対処するのに役立ちますが、これらのツールは正しいマップに従うときのみ有用です。 「ゲノムは生物の設計図です。細胞培養を操作したり、遺伝子発現のようなものを測定するためには、種のゲノムを知る必要があります。それによって、さらに多くの研究が可能になります。」と、この研究の第一著者であり、ウィスコンシン大学マディソン校と提携している独立した研究機関であるモルグリッジ研究所のロン・スチュワート計算グループの計算生物学者であるユーリー・ブフマン博士（Yury Bukhman, PhD）は言います。 モルグリッジチームがシロナガスクジ

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マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者らは、新しいがん治療法の標的となりうる突然変異を特定する新しい技術に期待を寄せています。 がんは、数百種類の異なる遺伝子に変異を持ち得ます。これらの遺伝子はそれぞれ異なる方法で変異するのかもしれません。一部の変異では単一のヌクレオチドが別のものに置き換わるだけでなく、DNAの大きな部分が挿入または削除されます。今まで、これらの変異をそれぞれの自然な環境で迅速かつ容易にスクリーニングし、それが腫瘍の発達、進行、および治療応答にどのような役割を果たす可能性があるかを見る方法はありませんでした。 MITの研究者らは、プライム編集として知られるCRISPRゲノム編集の変種を使用し、これらの変異をはるかに容易にスクリーニングする方法を考案しました。 研究者らは、がん患者に見られる腫瘍抑制遺伝子p53の1,000以上の異なる変異を持つ細胞をスクリーニングすることで、この技術を実証しました。この方法は、既存のアプローチよりも簡単かつ迅速で、ゲノムを編集することにより、変異遺伝子の人工版を導入するのではなく、いくつかのp53変異が以前考えられていたよりも有害であることが明らかになりました。 この技術は、他の多くのがん遺伝子にも適用可能であり、最終的には、個々の患者の腫瘍が特定の治療にどのように反応するかを判断するための精密医療に使用される可能性があります。 「一つの実験で、がん患者に見られる数千のジェノタイプを生成し、それらのジェノタイプの一つ以上が、あなたが使用に興味を持っている任意のタイプの治療に対して敏感か抵抗性を持つかどうかを直ちにテストできます」と、マサチューセッツ工科大学生物学部助教授、コッホ統合がん研究所のメンバー、そしてこの研究の主執筆者であるフランシスコ・サンチェス＝リベラ博士（Francisco Sanchez-R

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アメリカでは「あしながおじさん」の愛称で知られるザトウムシですが、ウィスコンシン大学マディソン校の統合生物学部門に所属するギルヘルメ・ガイネット博士（Guilherme Gainett, PhD）とプラシャント・シャルマ博士（Prashant Sharma, PhD）、および同僚たちは、この節足動物の目に焦点を当てて研究を行っています。2024年2月23日にCurrent Biologyに掲載された論文「Vestigial Organs Alter Fossil Placements in an Ancient Group of Terrestrial Chelicerates（退化器官が陸生ケラチェレータの古代グループの化石配置を変える）」では、ザトウムシが胚の段階で2組の未発達な目を持っていることが分かり、この種が科学者たちが考えていたよりも早く進化の木で多様化したことを示唆しているということです。この驚きの発見の手がかりは、顕微鏡の下、ザトウムシの発達中の脚の横に隠されていました。 「自分の目を疑いました。科学において、誰もが見たことのないものを見て、本当に興奮するような小さな瞬間があります」と、現在ボストン小児病院とハーバード医科大学でポスドク研究員として働いているガイネット博士は振り返ります。 ガイネット博士が目にしたのは、視覚器官の形成と視覚のメカニズムに重要な視覚タンパク質であるオプシンでした。胚にクラスター化しているオプシンを見つけたことで、研究者たちはそれらが進化の別の時点で2組のレンズを持つ機能的な目に発達したであろう退化した目、すなわち構造的な残骸である可能性が高いと考えました。 一組は側面に位置し、最前部の足の側にあります。もう一組は中央にあり、現在頭の前面に見られる目の前に位置しています。ガイネット博士とシャルマ博士は、これらの器官が脳の

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人間の声に関わる障害を持つ人々、例えば病的な声帯の状態にある人や喉頭がんの手術から回復している人々は、話すことが困難、あるいは不可能であることがよくあります。しかし、その状況は近く変わるかもしれません。UCLAのエンジニアチームが、機能不全の声帯を持つ人々が声の機能を取り戻す助けとなる、柔らかく薄く伸縮性のある装置を発明しました。この装置はわずか1平方インチ以上の大きさで、喉の外側の皮膚に取り付けることができます。 この進歩は、2024年3月12日にNature Communicationsに詳述されました。オープンアクセスの論文は「Speaking Without Vocal Folds Using a Machine-Learning-Assisted Wearable Sensing-Actuation System（機械学習を助けとしたウェアラブル感知・作動システムを使用した声帯なしでの発話）」と題されています。 この新しい生体電気システムは、ジュン・チェン博士（Jun Chen, PhD）、UCLA Samueli School of Engineeringのバイオエンジニアリング助教授、および彼の同僚によって開発されました。このシステムは、人の喉頭筋の動きを検出し、それらの信号を機械学習技術の助けを借りて聞き取り可能な音声に変換することができ、その精度はほぼ95％に達します。 この画期的な発見は、障害を持つ人々を助けるためのチェン博士の最新の取り組みです。彼のチームは以前、アメリカ手話をリアルタイムで英語の音声に翻訳することができるウェアラブルな手袋を開発し、ASLを使用するユーザーが手話を知らない人々とコミュニケーションを取るのを助けました。 このウェアラブル技術は、皮膚の下にある喉頭筋の活動を捉えて追従できるほど柔軟に設計されています。 この小

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研究者らは、トキソプラズマ症病原体の増殖に重要な細胞区画の出現と同時に進化したタンパク質を同定しました。トキソプラズマ症は、単細胞寄生虫であるトキソプラズマ T. gondii によって引き起こされる、世界中に見られる感染症です。人間では、特に妊娠中の女性にリスクがあり、出生時の欠陥を引き起こす可能性があります。マラリア病原体であるPlasmodium falciparumやその他の関連種と同様に、T. gondiiも宿主細胞に感染するための特別な器官であるロフトリーとミクロネームを持っています。LMU（ルートヴィヒ・マクシミリアン大学、ミュンヘン）の実験寄生虫学のチェアであるマルクス・マイスナー教授と、カナダのアルバータ大学のジョエル・ダックス教授が率いるチームは、この感染機構の進化を調査し、新しい治療アプローチの有望なターゲットとなる特定の器官特有のタンパク質を特定しました。 寄生虫の進化の過程で、ロフトリーやミクロネームのような特殊な器官だけでなく、これらの器官の生産と機能を保証するために必要なすべてのタンパク質機構も開発しました。いわゆる器官パラロジー仮説（OPH）は、現在の細胞器官の多様性は、器官のアイデンティティをコードする特定の遺伝子の複製と、その後の進化の時間の中での多様化によって生じたと提案しています。 「特定の構造を作り出すために、寄生虫はいくつかのタンパク質を再利用し、他のものを追加しなければなりませんでした」と、LMUの寄生虫学者、エレナ・ヒメネス＝ルイス博士は説明します。 バイオインフォマティクスとラボ分析の組み合わせ T. gondiiとP. falciparumが属するアピコンプレックス群の生物で、器官の多様性がどの程度、どのように出現したかを調査するために、研究者たちは包括的なバイオインフォマティクス遺伝子分析と分子細胞生

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Edited by Michael D. O'Neill

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