スマートシューズによる計測で歩行パターンと遺伝性疾患を関連付けることに成功

ラトガース大学の研究者らは、モーションセンサー付きのスニーカーを履いた人の微細な動きを調べることで、自閉症や健康問題に関連する遺伝性疾患「脆弱性X症候群」と「SHANK3欠失症候群」を歩行パターンと関連付けることに成功した。2021年10月22日にScientific Reports誌のオンライン版に掲載されたこの方法は、臨床診断の15～20年前に歩行障害を検出するもので、脳の構造と機能を維持するための介入モデルの開発に役立つ可能性がある。このオープンアクセス論文は、「因果関係予測モデルの最適なタイムラグが神経系病理の層別化と予測に役立つ（Optimal Time Lags from Causal Prediction Model Help Stratify and Forecast Nervous System Pathology）」と題されている。ラトガース大学ニューブランズウィック校の心理学教授であり、同大学の感覚運動統合研究室の室長であるElizabeth Torres博士は、「歩行パターンは健康状態を示す特徴の一つだが、脆弱性Xのような疾患の歩行症状は、目に見える形で現れるまで何年も肉眼では見えないことがある」「手足が長い、短いなどの解剖学的な違いや疾患の複雑さなどの問題があるため、歩行パターンを用いて、年齢や発達段階の異なる人々に影響を与える神経系疾患を広くスクリーニングすることは困難であった」と述べている。

寒さで自己免疫疾患に立ち向かう：寒さで免疫系のエネルギーを奪うことで、多発性硬化症の症状を緩和できることが実証された。

進化生物学において、1950年代に提唱された「生活史理論」は、環境が整っているときには、生物が使用する資源は成長と繁殖に充てられるとしている。逆に、敵対的な環境下では、エネルギーの節約や外部からの攻撃に対する防御など、いわゆる維持プログラムに資源が振り向けられる。ジュネーブ大学（UNIGE）の科学者らは、この考えを、自己免疫疾患の原因となる免疫系の異常な活性化という特定の医学分野に発展させた。研究チームは、多発性硬化症のモデルマウスを用いて、寒さにさらされた生体が、免疫系から体温維持に資源を振り向ける仕組みを解明した。実際、寒さの中では、免疫系の有害な活動が減少し、自己免疫疾患の進行が大幅に抑制された。この結果は、Cell Metabolism誌の表紙を飾っており、エネルギー資源の配分に関する生物学的な基本概念に道を開くものである。この研究論文は、2021年10月22日にオンライン公開され、「寒冷環境下での免疫系リプログラミングによる神経炎症の抑制 （Cold Exposure Protects from Neuroinflammation Through Immunologic Reprogramming）」と題されている。自己免疫疾患は、免疫系が自分の体の器官を攻撃することで起こる。例えば、1型糖尿病は、インスリンを分泌する膵臓細胞が誤って破壊されることで起こる。多発性硬化症は、中枢神経系（脳と脊髄）の最も一般的な自己免疫疾患だ。この病気は、神経細胞を保護するミエリンが破壊されることが特徴で、ミエリンは電気信号を正しくかつ迅速に伝達するために重要な役割を果たしている。ミエリンが破壊されると、麻痺などの神経障害が生じる。

象牙の密猟により、牙のないアフリカゾウが急速に進化したことが判明

モザンビーク内戦（1977年～1992年）で象牙の密猟が激しく行われた結果、アフリカゾウのメスは個体数が激減する中で牙を持たなくなり、その結果、密猟を受けても生き残る可能性が高い表現型になったとプリンストン大学の研究者らは報告している。今回の研究成果は、人為的な捕獲が野生動物の個体群に及ぼす強力な選択力に新たな光を当てるものだ。食用や安全のため、あるいは利益のために、生物種を選択的に殺すことは、人類の人口や技術が増加するにつれ、より一般的で激しくなってきている。そのため、人間による野生動物の利用は、対象となる種の進化において強力な選択的推進力となっていることが示唆されている。しかし、その結果、どのような進化を遂げたのかは、まだ明らかになっていなかった。本研究成果は、2021年10月22日発行のScience誌に掲載された。このオープンアクセス論文は、「象牙密猟とアフリカ象における無牙の急速な進化（Ivory Poaching and the Rapid Evolution of Tusklessness in African Elephants）」と題されている。

臓器移植における変革：人工呼吸器を装着した脳死状態の人間に豚の腎臓を移植することに成功。危機的に必要とされる臓器を供給する新たな道が開かれた。

このたび、ニューヨーク大学（NYU）ランゴーン・ヘルスでは、遺伝子操作された人間以外の腎臓を人体に移植する研究が初めて行われた。これは、生命を脅かす病気に直面している人々が、代替の臓器を利用できる可能性を示す大きな一歩となる。異種移植として知られるこの手術は、2021年9月25日（土）にニューヨーク大学ランゴン校のキンメル・パビリオンで行われた。この２時間に渡る手術は、ニューヨーク大学ランゴン校の外科学教授兼外科学部長であるRobert Montgomery医学博士、ニューヨーク大学ランゴン移植研究所の所長を務めるH.Leon Pachter医学博士が外科チームを率いた。腎臓は、数百マイル離れた場所で遺伝子操作された豚から入手し、脳死状態のドナーに移植された。このドナーは、家族の同意のもと、54時間にわたって人工呼吸器を装着され、医師は腎臓の機能を調べ、拒絶反応の兆候を観察した。手術後、腎臓の機能を示す主要な指標は正常であり、人間の腎臓移植で見られるレベルであった。

隠れたパンデミック：脂肪肝疾患の真の負担を明らかにした研究成果がNEJMに掲載された

バージニア・コモンウェルス大学の研究者Arun Sanyal博士（MD）が主導する縦断的な全国調査によると、肥満、糖尿病、および関連する障害によって肝臓の瘢痕化が進んだ人々が、肝臓疾患で死亡していることが明らかになった。この研究結果は、2021年10月21日発行のニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシン誌に掲載され、特に2型糖尿病を持つ人々の肝臓疾患の検査に新たな緊急性をもたらすとともに、非アルコール性脂肪性肝疾患の将来的な治療法のロードマップを作成し、疾患が進行した人々の肝臓移植を防ぐことを目指している。NEJM誌に掲載されたこの論文は、「成人の非アルコール性脂肪性肝疾患の予後に関する前向き研究（Prospective Study of Outcomes in Adults with Nonalcoholic Fatty Liver Disease）」と題されている。VCUヘルスの肝臓病専門医であるSanyal博士は、「この研究は、非アルコール性脂肪性肝疾患患者の転帰の真の割合を初めて明確に示したものだ。」「この研究は、米国糖尿病協会が最近発表した、肝臓疾患のスクリーニングを開始するというガイドラインに歯止めをかけ、スクリーニングをより主流にするものだ」と述べている。

うつ病の最大規模のゲノム研究で遺伝的リスク要因が明らかに

これまでで最大規模のうつ病の遺伝子解析（2021年5月27日現在）において、米国退役軍人局（VA）の研究者は、うつ病のリスクを高める多くの新しい遺伝子変異を特定した。この画期的な研究は、研究者がうつ病の生物学的基盤をより深く理解するのに役立ち、より良い薬物治療につながる可能性がある。本研究では、VAのミリオンベテランプログラム（MVP）の参加者30万人以上と、23andMeを含む他のバイオバンクの100万人以上の被験者の遺伝子データを使用した。このような大規模な参加者プールにより、研究者らは、これまで知られていなかったうつ病の遺伝的リスクの傾向を見出すことができた。共同研究者のJoel Gelernter博士（VA Connecticut Healthcare Systemおよびイェール大学医学部の研究者）は、今回の研究結果の意義について次のように述べている。「今回の研究では、うつ病の遺伝子構造について、これまで知られていなかった部分が明らかになった。「今回の研究により、うつ病の遺伝子構造がこれまで知られていなかったことが明らかになった。これにより、ゲノムの新たな領域を対象とした研究が可能になり、この情報をもとに、現在他の適応症で承認されている薬剤をうつ病の治療に再利用することができる」と述べている。

貧困状態が免疫系の遺伝子発現に影響を与えることを示唆する研究結果が発表された（ASHG 2021）

2021年10月18日に発表された新しい研究結果によると、貧困状態は、遺伝子発現の変化を通じてヒトの心血管や免疫系の健康に影響を与える可能性があり、その影響は女性と男性で異なることが示唆された。この研究結果を米国人類遺伝学会2021年仮想年次総会（10月18日～22日）で発表したウェイン州立大学（ミシガン州）の遺伝学者であるNicole Arnold博士によると、貧困のような社会経済的な代表的な要因が、遺伝子の活動や健康に影響を与える可能性が浮き彫りになった。このArnold博士らのASHGアブストラクトは「健康維持のためのコスト：遺伝子発現の違いによる貧困の関連性（The Cost of Good Health: Poverty Association with Differential Gene Expression）」と題されている。多くの生物医学的および社会科学的研究が、疾病リスクや回復力に対する社会的要因や遺伝的要因の役割を決定することの複雑さを記録している。最近の研究では、これらの要因がエピジェネティクスと呼ばれる生物学的メカニズムによって相互に関連する可能性があることも明らかになっている。このような遺伝子発現の変化は、社会経済的な要因と相関している可能性がある。

アルコールとタバコの使用がエピジェネティック年齢に影響を与えることを示す新しい研究結果（ASHG 2021）

2021年10月18日に開催された米国人類遺伝学会（ASHG）2021年バーチャル年次総会で、ミシガン大学の研究員であるWei Zhao博士が発表した新しい研究によると、アルコールとタバコの使用は、成人の「エピジェネティック年齢」の上昇と関連し、男性の大量のアルコール使用は、子孫のエピジェネティック年齢の加速の上昇と関連していた。アルコールやタバコの使用が、エピジェネティックな変化を通じて、個人の健康だけでなく、子孫の生物学的健康にも影響を与えることはよく知られている。エピジェネティックな変化とは、遺伝子の発現に影響を与えるが、DNAの塩基配列は変化しない変化のことで、「エピジェネティック年齢」とは、ゲノムに沿ったエピジェネティックなパターンに基づいて生物学的年齢を推定することだ。今回の研究では、物質乱用の発症に関する世界で最も長期にわたる研究であるミシガン縦断研究のデータを用いて、アルコールとタバコの使用がエピジェネティック年齢にどのような影響を与えるかを調べた。このZhao博士らのアブストラクトは、「ミシガン縦断研究におけるアルコール使用とタバコ喫煙のエピジェネティックな加齢加速に対する性差および世代差の影響（Sex-Specific and Generational Effects of Alcohol Use and Tobacco Smoking on Epigenetic Age Acceleration in the Michigan Longitudinal Study）」と題されている。

200種以上の哺乳類で長寿におけるエピジェネティクスの役割が明らかに（ASHG 2021）

米国人類遺伝学会（American Society of Human Genetics）の第20回年次総会（10月18日～22日）で発表された新しい研究結果によると、DNAの発現制御機構のわずかな変化が、年代、性別、寿命と相関していることが明らかになった。これらの知見は、長寿の研究に新たな道を開くとともに、哺乳類の進化におけるエピジェネティクスの役割や、加齢や寿命に関わる生物学的プロセスについての理解を深めるものだ。エピジェネティックな変化は、遺伝子の変化とは異なり、DNAの塩基配列を変えずに遺伝子の働きに影響を与える。細胞が遺伝子の働きを制御するために用いる一般的なエピジェネティックなメカニズムの1つに、特定のDNA文字（塩基）のメチル化がある。DNAのメチル化レベルは年齢とともに変化し、多くの動物モデルで長寿との関連が指摘されている。このたび、2021年10月18日、カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の遺伝学者Amin Haghani博士率いるチームは、小型で短命なものから巨大で長寿なものまで、200種以上の哺乳類のDNAメチル化について調査した結果を報告した。このデータセットを解析することで、哺乳類の種の中で、あるいは種を超えて、DNAメチル化と、年代、性別、最大寿命などのさまざまな形質との間に相関関係を確認することができた。Haghan博士らのアブストラクトのタイトルは、「哺乳類の寿命の違いを支えるDNAメチル化パターン（DNA Methylation Patterns Underlying Lifespan Differences in Mammals）」と題されている。Haghani博士は、同僚のSteve Horvath博士とともに、200種の哺乳類から採取したさまざまな年齢層の14,000以上の組織サンプルのDNAメチル化パターンをプロファイリングした。この種には、寿命の短い動物（マウスやラット）や寿命の長い動物（コウモリやクジラ）が含まれていた。このデータを機械学習で解析した結果、年齢、性別、最大寿命、成体の体重など、種の内外でさまざまな形質と相関するメチル化パターンを特定することができた。

ミツバチを迷子にするウイルスから守る植物化合物が発見された

世界各地でミツバチが大量に死滅している。この死滅は、ミツバチを殺したり、採餌後に巣に戻ってくる能力を損なったりする致命的なウイルスが原因のひとつである。しかし、2021年9月28日にiScienceのオンライン版に掲載された研究によると、安価で自然に存在するある化学物質が、ミツバチへのウイルスの影響を防いだり逆転させたりする可能性があることを示している。感染前にこの化合物を与えられたハチは、5日後にウイルスに感染せずに済む可能性が9倍高かった。また、ハチの巣をリアルタイムで監視することで、この化合物を与えられたハチは、1日の採餌の終わりに巣に戻る可能性が高いことも示された。このiScience誌に掲載されたオープンアクセス論文は、「ヒストン・デアセチラーゼ・インヒビター処理後の変形翅ウイルス感染ハチの採餌行動のリアルタイム・モニタリング（Real-Time Monitoring of Deformed Wing Virus-Infected Bee Foraging Behavior Following Histone Deacetylase Inhibitor Treatment）」と題されている。変形翅ウイルスは、バローアダニという寄生虫によって媒介され、ミツバチのライフサイクルを通じて感染する。重度に感染したハチは、数日以内に死亡するか、翼の発達が悪くなって飛行や採餌の能力が損なわれる。また、これまでの研究では、このウイルスがミツバチの学習能力や記憶力を低下させ、餌を探した後に家を見つける能力に影響を与える可能性があることがわかっている。迷子になったハチは死ぬ可能性が高く、餌が不足してコロニーが最終的に崩壊する可能性もある。

テキサス大学MDアンダーソン癌センターの研究者らによって、炎症と膵臓癌発症の関連性が明らかに

テキサス大学MDアンダーソン癌センターの研究者らによる新たな発見により、炎症と膵臓癌発症との間の長年にわたる関係が明らかになった。2021年9月17日にScience誌のオンライン版に掲載された研究結果によると、膵臓細胞は、繰り返される炎症エピソードに対する適応反応を示し、最初は組織の損傷を防いでいるが、変異型KRASが存在すると腫瘍の形成を促進することがわかったという。著者らは、膵臓癌の約95％に見られる変異型KRASが、この適応反応をサポートすることで、癌の原因となる変異を維持しようとする選択圧が働くことを明らかにした。Science誌に掲載された論文は「炎症の上皮的記憶は組織の損傷を抑制する一方で膵臓の腫瘍化を促進する（Epithelial Memory of Inflammation Limits Tissue Damage While Promoting Pancreatic Tumorigenesis）」と題されている。「我々は、一過性の炎症事象が上皮細胞の長期的なトランスクリプトームおよびエピジェネティック・リプログラミングを誘発し、炎症が治まった後も発癌性KRASと協力して膵臓腫瘍を促進することを発見した」「繰り返し起こる膵炎では、組織の損傷を抑えるためにKRASの変異を早期に獲得することができる。このことは、変異した細胞を選択するための強い進化圧力の存在を示唆しており、膵臓癌に変異したKRASがほぼ共通して存在することを説明できる可能性がある。」と、責任著者であるゲノム医学助教のAndrea Viale医学博士は述べている。

ジョンズ・ホプキンス大が主導した国際研究により、膵臓癌タンパク質のユニークな側面が早期発見と新しい治療法につながる可能性が示唆された

ジョンズ・ホプキンス・キンメル癌センターの研究者が率いる大規模な国際共同研究により、膵臓癌の遺伝子やタンパク質の様々な側面を調べた結果、膵臓癌の治療や早期診断のための有望な新しいターゲットが特定された。この研究成果は、2021年9月16日にCell誌のオンライン版に掲載された。このオープンアクセスの論文は、「膵臓腺癌のプロテオゲノミック・キャラクタリゼーション（Proteogenomic Characterization of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma）」と題されている。本研究の責任者である Hui Zhang 博士 (ジョンズ・ホプキンス大学医学部病理学教授、質量分析コア ファシリティ ディレクター) は、「現在、膵臓癌の患者にはほとんど選択肢がないが、本研究で得られた豊富なデータは、膵臓癌と闘う新たな方法につながる可能性がある」と述べている。

エクソソームを用いたHIV治療の研究で成果。マウスにおいて骨髄、脾臓、脳内のHIVレベルが低下することが判明。

NIHの支援を受けて行われた新しい研究では、細胞から放出され、他の細胞に取り込まれる可能性のある微小なナノ粒子であるエクソソーム（画像）を用いて、HIVに感染したマウスの細胞内に新しいタンパク質を送り込んだ。このタンパク質は、HIVの遺伝物質に付着してHIVの複製を阻止し、その結果、骨髄、脾臓、脳内のHIVの量が減少した。この研究は、NIHの国立精神衛生研究所（NIMH）からの資金提供を受け、2021年9月20日にNature Communications誌のオンライン版に掲載されたもので、HIVを抑制するための新しいデリバリーシステムの開発に道を開くものだ。このオープンアクセス論文は、「エクソソームを介したHIV-1の安定したエピジェネティック抑制（Exosome-Mediated Stable Epigenetic Repression of HIV-1）」と題されている。「今回の結果は、HIVの遺伝子発現を抑制するエピジェネティクスベースの治療薬を脳組織に投与するためのエクソソーム工学の可能性を示している。これは、従来、HIVがHIV治療から隠れることができた領域だ。」とNIMHのエイズ研究部門のHIV神経病態・遺伝・治療部門のチーフであるJeymohan Joseph博士（本研究には関与していない）は述べた。

腫瘍抑制因子hnRNP E1（RNA結合タンパク質）はDNAにも結合し、 ゲノム上の損傷センサーとしても機能していることが発見された

癌の特徴の一つは、ゲノムの不安定性、つまり細胞分裂の際に突然変異やDNAの損傷が蓄積してゲノムが変化してしまう傾向にあることだ。DNAの突然変異は、紫外線やX線の照射、発癌物質として知られる特定の化学物質などによって生じるが、我々の細胞は、損傷したDNAを監視し修復するメカニズムを発達させている。ゲノムの安定性は、ある種のメッセンジャーRNA（mRNA）の翻訳によっても脅かされることがある。DNAからコピーされたmRNAは、タンパク質を作るための遺伝暗号として機能する。特定のmRNAは、癌の転移に関連していることが知られている。この脅威に対抗するために、腫瘍抑制タンパク質であるヘテロジニアス核リボヌクレオプロテインE1（hnRNP E1）という特定のタンパク質が、これらのmRNAと結合して、タンパク質を作るのを阻止する。サウスカロライナ医科大学（MUSC）の研究者らはこれまでに、hnRNP E1が転移関連RNAに結合してその翻訳を阻害する仕組みを明らかにしている。hnRNP E1は、細胞の細胞質でRNAと結合するが、このタンパク質は細胞の核にも存在しているという。このことから、hnRNP E1は、DNAとも相互作用するのではないかと考えられた。その結果、hnRNP E1が核内でDNAと結合するという新たな役割を果たしていることが、2021年7月16日付でLife Science Allianceのオンライン版に掲載された。このオープンアクセス論文は、「異種核リボヌクレオタンパク質E1がポリシトシンDNAを結合し、ゲノムの完全性を監視する（Heterogeneous Nuclear Ribonucleoprotein E1 Binds Polycytosine DNA and Monitors Genome Integrity）」と題されている。「このRNA結合タンパク質は、幅広いRNA結合機能を持つだけでなく、DNA上の類似した配列にも結合することがわかった」「このタンパク質は、配列や構造に応じた方法でDNAと結合し、ゲノムの完全性を維持し、DNAの損傷を感知したり防いだりする」と、筆頭著者でMUSC助教授のBidyut K. Mohanty博士は述べている。

細胞外小胞に含まれる因子を含む間葉系間質細胞からの分泌因子が、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌スーパーバグによる感染症の治療に有望であることが示された

2021年9月16日、STEM CELLS Translational Medicine（SCTM）誌のオンライン版に掲載された、コーネル大学獣医学部の一部であるベイカー・インスティテュート・フォー・アニマル・ヘルス（ニューヨーク州）の研究者らによるex vivoモデルでの研究において、幹細胞の一種である間葉系間質細胞（MSC）の分泌物で傷を治療することで、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MSRA）の生存率を効果的に低下させ、周囲の皮膚細胞を刺激して細菌に対する防御力を高めることができることが報告された。このオープンアクセス論文は、「間葉系ストローマ細胞が分泌するCCL2は、角化細胞における抗菌ペプチドの発現増加を介して抗菌防御機構を促進する（Mesenchymal Stromal Cell Secreted CCL2 Promotes Antibacterial Defense Mechanisms Through Increased Antimicrobial Peptide Expression in Keratinocytes）」と題されている。米国疾病対策予防センター（CDC）の最新の統計によると、2017年、米国では11万9,000人以上の人が黄色ブドウ球菌（S. aureus）と呼ばれる細菌による血流感染症にかかり、2万人近くが死亡した。黄色ブドウ球菌は、免疫力の低下した患者や傷口が感染した環境など、特定の状況下で脅威となる可能性があり、また、現在、細菌感染症の治療に使用できる唯一の薬である多くの抗生物質に対して耐性を持っていることから、大きな医療問題となっている。しかし、今回の研究では、最も危険な菌の1つであるMRSAを治療するための新たな方法が示されたことで、この状況を変えることができるかもしれない。

研究によりホリネズミの生物蛍光が明らかになった

動物を見ているだけで、多くのことを知ることができる。しかし、中には暗闇の中で・・・つまり紫外線のついた懐中電灯を使わなければわからない秘密もある。それは、砂地の地下に住む小さなげっ歯類、ホリネズミだ。ジョージア大学（UGA）の研究者らが発表した新しい論文によると、気が強く、孤独で、丸い頬を持つこの動物は、紫外線の下でのみ明らかになる特別な能力を持っているという。ホリネズミは、紫外線を照射すると、色のついた光を放つ生物蛍光体である。画像は、紫外線を照射したホリネズミだ（出典：UGA）。2021年7月19日にThe American Midland Naturalistのオンライン版に掲載されたもので、ホリネズミの生体蛍光が記録されたのは初めてのことだ。UGA Warnell School of Forestry and Natural Resourcesの博士課程を卒業したてで、この研究の筆頭著者であるJ.T. Pynne博士は、数年前にムササビやオポッサムでこの現象を記録した同様の研究を読んで、この可能性に光を当ててみようと思ったという。この新しい論文は「ホリネズミの紫外線生物蛍光（Ultraviolet Biofluorescence in Pocket Gophers）」と題されている。現在、ジョージア州野生生物連合の私有地野生生物学者であるPynne博士は、「私も含めて多くの人が他の動物に興味を持っていた」と語る。そこで、彼は UGA Warnell の動物標本のコレクションに目を向けた。

腫瘍抑制遺伝子と免疫系との間における、魅力的で予想外の関係が明らかになった

何百もの癌関連遺伝子が、病気を引き起こす上で、科学者たちの予想とは異なる役割を果たしていることがわかった。腫瘍抑制遺伝子と呼ばれるものは、長い間、細胞の成長を妨げ、癌細胞が広がるのを防ぐことが知られていた。これらの遺伝子に変異があると、腫瘍が野放しになってしまうと科学者らは考えていた。今回、ハワード・ヒューズ・メディカル研究所（HHMI）の研究者であり、ハーバード大学医学部のグレゴール・メンデル遺伝学・医学教授であるStephen Elledge博士（写真）らの研究チームは、これらの欠陥遺伝子の多くが驚くべき新しい作用を持つことを明らかにした。ブリガム・アンド・ウィメンズ病院の遺伝学者でもあるElledge博士らは、100以上の変異した腫瘍抑制遺伝子が、マウスの悪性細胞を免疫系が発見して破壊するのを防ぐことができるとし、その結果を2021年9月17日付でScience誌のオンライン版に報告した。「衝撃だったのは、これらの遺伝子は、単に『成長しろ、成長しろ、成長しろ！』と言っているのとは違い、免疫系を回避するためのものだった」とElledge博士は語った。Science誌に掲載されたこの論文は、「適応型免疫系は腫瘍抑制遺伝子の不活性化の主要な要因である（The Adaptive Immune System Is a Major Driver of Selection for Tumor Suppressor Gene Inactivation）」と題されている。これまでの常識では、腫瘍抑制遺伝子の大部分は、突然変異によって細胞が暴走し、無秩序に成長したり分裂したりすると考えられていた。しかし、この説明にはいくつかのギャップがあった。例えば、これらの遺伝子の多くが変異しても、シャーレの中の細胞に入れても実際には暴走しない。また、異常な細胞を攻撃する能力に長けた免疫系が、なぜ新たな腫瘍の芽を摘み取ることができないのかについても説明がつかなかった。

完全に合成された新しいゲルを用い膵臓オルガノイドを作製。膵臓癌の新しい治療法の開発と試験に役立つことが期待される。

MITのエンジニアは、Cancer Research UKマンチェスター研究所の科学者と共同で、健康な膵臓細胞または癌細胞を用いて、膵臓の小さなレプリカを成長させる新しい方法を開発した。この新しいモデルは、現在最も治療が困難な癌の一つである膵臓癌の治療薬の開発や試験に役立つと期待されている。研究チームは、膵臓を取り巻く細胞外環境を模倣した特殊なゲルを用いて膵臓の「オルガノイド」を培養し、膵臓腫瘍とその環境との重要な相互作用を研究することができた。現在、組織を培養するために使用されているいくつかのゲルとは異なり、MITの新しいゲルは完全に合成されており、組み立てが容易で、常に一定の組成で製造することができる。「再現性の問題は大きな課題だ」「研究者らは、この種のオルガノイドの培養をより計画的に行い、特に微小環境を制御する方法を模索している」と、MIT School of EngineeringのTeaching Innovation教授であり、生物工学と機械工学の教授でもあるLinda Griffith博士は述べた。

天然の機能を持つ合成エクソソームを開発。創傷治癒や新しい血管の形成を制御・支援する重要なメカニズムが明らかに。

マックスプランク医学研究所（ドイツ・ハイデルベルグ）とDWIライプニッツ相互作用材料研究所（ドイツ・アーヘン）の研究者らは、創傷閉鎖時の細胞シグナルを制御する合成エクソソームを開発した。この合成構造は、体内のさまざまなプロセスで細胞間のコミュニケーションに基本的な役割を果たしている、天然の細胞外小胞［編集部注：エクソソームは細胞外小胞のサブセット］に似せて作られている。この研究者は、創傷治癒や新しい血管の形成を制御・支援する重要なメカニズムを明らかにした。細胞から天然の細胞外小胞を分離するのではなく、プログラム可能な完全合成細胞外小胞をゼロから設計・構築した。その結果、天然のブループリントの機能にヒントを得て、治療機能を持つ完全合成エクソソームを構築することに初めて成功した。本研究成果は、2021年9月3日付けでScience Advances誌のオンライン版に掲載された。このオープンアクセス論文は、「バイオメディカル関連の完全合成細胞外ベシクルのボトムアップ・アセンブリ（Bottom-Up Assembly of Biomedical Relevant Fully Synthetic Extracellular Vesicles ）」と題されている。我々のような多細胞生物にとって、細胞間のコミュニケーションがうまく機能することは基本的なことだ。我々の体のほとんどすべてのプロセスは、細胞が組織や器官を形成したり、例えば免疫反応の際に協力し合ったりする際に、細胞間や細胞間の調整された相互作用を必要とする。

ヒト細胞においてSARS-CoV-2の複製を抑制する9種類のFDA承認薬が特定された

SARS-CoV-2のワクチンが開発されているにもかかわらず、世界的な免疫が達成されるまで、効果的な治療薬が必要とされている。英国マンチェスター大学のAdam Pickard博士とKarl Kadler博士らが、2021年9月9日にPLOS Pathogensのオンライン版で発表した研究によると、FDAで承認されているいくつかの薬剤をCOVID-19感染症の治療に安全に再利用できる可能性が示唆された。このオープンアクセス論文は、「ヒト細胞におけるSARS-CoV-2の複製を遅らせる再利用可能な薬剤の発見（Discovery of Re-Purposed Drugs That Slow SARS-CoV-2 Replication In Human Cells）」と題されている。世界の人口の大部分は未だにワクチンを接種していないが、安全性が証明され、容易に配布でき、SARS-CoV-2の感染拡大を抑えることができる薬剤はほとんどない。この研究者らは、SARS-CoV-2感染症を効果的に治療できる薬剤を特定するために、SARS-CoV-2ウイルスに発光酵素のタグを付けてウイルス量を定量化し、FDA（米国食品医薬品局）が承認している1,971種類の治療薬をスクリーニングした。次に、さまざまな種類のヒト感染細胞を用いて、各薬剤の効果を分析し、各薬剤を投与した後の感染細胞でのウイルスの複製状況を観察した。

キャッサバによる麻痺性疾患『コンゾ』の感受性に、腸内細菌叢が影響を与える可能性が発見された

コンゴ民主共和国のコンゾ(konzo, 痙性不全対麻痺)多発地域の腸内細菌叢と遺伝子の違いが、加工の不十分なキャッサバを食べた後のシアン化物の放出に影響する可能性があることが、180人の子供を対象とした最近の研究で明らかになった。キャッサバは、開発途上国の5億人以上の人々の食料安全保障に関わる作物だ。リスクの高いコンゾ地域に住む子供らは、腸内のグルコシダーゼ（リナマラーゼ）微生物が多く、ロダナーゼ微生物が少ないことから、この病気に対する感受性が高く、防御力が低い可能性があると、国立小児病院（ワシントンDC）の研究者が中心となって、2021年9月10日にNature Communications誌のオンライン版で研究結果を発表した。このオープンアクセスの論文は、「コンゾの腸内細菌叢について（The Gut Microbiome in Konzo）」と題されている。コンゾは、麻痺を伴う重篤で不可逆的な神経疾患だ。コンゾは、コンゴ民主共和国をはじめとする低所得国の必須作物であるキャッサバ（マニオックの根）の加工が不十分なものを食べた後に発症する。キャッサバには、シアノゲン化合物であるリナマリンが含まれている。グルコシダーゼ活性を持つ酵素は、デンプンを単糖に変換する一方で、リナマリンを分解し、体内にシアン化合物を放出する。

キャバリア・キング・チャールズ・スパニエルは、他の犬種よりも有害な遺伝子変異を多く持っていることが判明

近年の犬の品種改良により、キャバリア・キング・チャールズ・スパニエルに病気を引き起こす変異が含まれており、その中には一般的な心臓疾患である粘液腫性僧帽弁膜症（MMVD）に関連する変異も含まれていた。ウプサラ大学のErik Axelsson博士らは、この新しい知見を2021年9月2日にPLOS Genetics誌のオンライン版で発表した。このオープンアクセス論文は、「犬種形成の遺伝的帰結-キャバリア・キング・チャールズ・スパニエルの粘液性僧帽弁疾患に関連する不自然な遺伝的変異の蓄積と突然変異の固定化（The Genetic Consequences of Dog Breed Formation-Accumulation of Deleterious Genetic Variation and Fixation of Mutations Associated with Myxomatous Mitral Valve Disease in Cavalier King Charles Spaniels）」と題されている。過去300年にわたる犬の繁殖により、様々なサイズ、形状、能力を持つ驚くべき多様性を持った犬種が誕生した。しかし残念なことに、この過程で多くの犬種が近親交配し、遺伝性疾患を受け継ぐ可能性が高くなっている。今回の研究では、最近の繁殖方法によって、犬の病気を引き起こす変異体の数が増えているかどうかを知りたいと考えた。研究チームは、ビーグル、ジャーマンシェパード、ゴールデンレトリバーなど、一般的な8つの犬種のうち、20匹の犬の全ゲノム配列を決定した。その結果、最も強い交配が行われたキャバリア・キング・チャールズ・スパニエルは、他の犬種よりも有害な遺伝子変異が多いことがわかった。

片頭痛に悩まされている人は2型糖尿病になりにくい理由を探る研究成果

片頭痛に悩まされている人は2型糖尿病になりにくく、また、糖尿病になった人の中には片頭痛になりにくい人もいる。今日、これらの疾患の関連性を研究している科学者らが、片頭痛の痛みを引き起こすペプチドが、マウスのインスリン分泌に影響を与えることを報告した。おそらく、分泌されるインスリンの量を調節したり、インスリンを産生する膵臓細胞の数を増やしたりすることで、インスリンの分泌に影響を与えるのだろう。この発見は、糖尿病の予防や治療法の改善につながる可能性がある。アメリカ化学会秋季大会（ACS Fall 2021）でその研究成果が発表された。ACS Fall 2021は、8月22日～26日にバーチャルと対面で開催されたハイブリッドミーティングで、オンデマンドコンテンツは8月30日～9月30日に配信される。この会議では、幅広い科学のトピックに関する7,000件以上の発表が行われた。「片頭痛は脳で起こり、糖尿病は膵臓に関連しており、これらの臓器は互いに離れている」と、本プロジェクトの研究責任者であるテネシー大学のThanh Do博士は述べた。Do博士は、「糖尿病と脳の間には逆の関係があるという論文が数多く発表されたことから、このテーマに関心を持つようになった」と語る。

『恐怖の香り』で農作物を害虫から守る新技術がアメリカ化学会秋季大会で発表された

家庭菜園や農家にとって、草食昆虫は彼らの努力や作物の収穫を妨げる大きな脅威となっている。これらの昆虫を捕食する捕食昆虫は、害虫が感知できる匂いを発し、害虫は食べられないように行動を変え、さらには生理的にも変化する。従来の農薬に対する昆虫の耐性が高まる中、このたびペンシルバニア州立大学の研究者らは、捕食者が発する「恐怖の匂い」をボトルに詰めて、刺激の強い物質を使わずに自然に破壊的な昆虫を撃退・撹乱する方法を開発したと報告した。 2021年8月25日、アメリカ化学会の秋季大会（ACS Fall 2021）でその研究成果が発表された。ACS Fall 2021は、2021年8月22日～26日にバーチャルと対面（アトランタ）で開催されたハイブリッド会議で、オンデマンドコンテンツは2021年8月30日～9月30日の間、視聴できる。この会議では、幅広い科学トピックに関する7,000件以上のプレゼンテーションが行われた。危険な状況を回避するために、感覚を働かせることは珍しいことではない。人間は火事を視覚や嗅覚を使い脅威を察知することができる。獲物となる生物が捕食の脅威を検知できることを示唆する、リスクに対するこのような行動反応の証拠が、分類群を超えて存在しているが、特に昆虫の場合、検知のメカニズムはあまりよくわかっていなかった。

牛乳からエクソソームを精製するスケーラブルな方法を開発。臨床応用への道が開かれる。

エクソソームとは、細胞がデリケートな分子を保護し、全身に届けるために作るナノサイズの生体カプセルである（他にも機能がある）。エクソソームは、酵素による分解や、腸や血流中の酸性度や温度の変化にも耐えられる丈夫なカプセルであり、ドラッグデリバリーの候補として期待されている。しかし、臨床レベルの純度を達成するためにエクソソームを採取するのは、複雑なプロセスを要する。バージニア工科大学（VTC）のFralin Biomedical Research Instituteの教授であり、Center for Vascular and Heart ResearchのディレクターであるRob Gourdie博士は、「エクソソームは牛乳に豊富に含まれているが、他の乳タンパク質や脂質から分離するのは困難だった」と述べている。Gourdie博士の研究室では、殺菌していない牛乳からエクソソームを採取するスケーラブルな方法を開発した。Nanotheranostics誌に掲載されたこの精製方法を用いることで、研究チームは1ガロンの未殺菌牛乳に対して約1カップの精製されたエクソソームを抽出することがでたという。このオープンアクセス論文は、「牛乳から高品質な精製低分子細胞外小胞をスケーラブルに製造するための新規プロトコル（Novel Protocols for Scalable Production of High Quality Purified Small Extracellular Vesicles from Bovine Milk）」と題されている。Gourdie博士は、Commonwealth Research Commercialization Fund Eminent Scholar in Heart Reparative Medicine Researchや、Virginia Tech College of EngineeringのBiomedical Engineering and Mechanicsの教授も務めている。

COVID-19ウイルスの広範な変異種から防御する抗体を発見。変異種間で変化の少ない受容体結合ドメイン（RBD）を標的としている。

現在のCOVID-19を引き起こすウイルスは、はるか昔の2019年12月に最初に人々を病気にしたウイルスと同じではない。現在流行している亜種の多くは、元のウイルスに基づいて開発された抗体ベースの治療薬の一部に部分的に耐性を持っている。パンデミックが続くと、必然的にさらに多くの亜種が発生し、耐性の問題は大きくなる一方だ。ワシントン大学医学部（セントルイス）の研究者らは、広範囲のウイルス亜種に対して低用量で高い保護効果を示す抗体を発見した。さらに、この抗体は、ウイルスの亜種間でほとんど違いのない部分に結合するため、この部分で耐性が生じる可能性は低いと考えられるという。本研究成果は、2021年8月18日にImmunity誌のオンライン版に掲載され、ウイルスが変異しても効力が失われにくい、新しい抗体ベースの治療法の開発に向けた一歩となる可能性がある。この論文は、「SARS-CoV-2を強力に中和する抗体が、高度に保存されたエピトープのユニークな結合残基を利用して、懸念されるバリアントを抑制する（A Potently Neutralizing SARS-CoV-2 Antibody Inhibits Variants of Concern By Utilizing Unique Binding Residues in a Highly Conserved Epitope）」と題されている。ワシントン大学医学部（セントルイス）のMichael S. Diamond博士（MD, PhD）は、「現在の抗体は、すべての亜種ではなく、一部の亜種に有効である可能性がある」と述べている。「このウイルスは、時間と空間を超えて進化し続けるだろう。広範囲に中和する効果的な抗体を持つことで、個別に作用するだけでなく、組み合わせて新しい組み合わせを作ることができ、耐性を防ぐことができるだろう」と述べている。

フジツボをヒントにした新しい組織接着剤が外傷治療に役立つ可能性

マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者らは、フジツボが岩にしがみつくために使う粘着性物質にヒントを得て、傷ついた組織を密封し、出血を止めることができる、強力で生体適合性のある接着剤を設計した。この新しい接着剤は、表面が血液で覆われていても接着することができ、塗布後約15秒でしっかりと密閉することができるという。このような接着剤を使えば、外傷の治療や手術中の出血を抑えるのに、より効果的な方法を提供できる可能性があるとこの研究者らは述べている。「我々は、人間の組織のように湿っていて動的な環境という、困難な環境における接着の問題を解決している。同時に、この基本的な知識を、命を救うことができる実際の製品に結びつけようとしているのだ」と、本研究の上級著者の一人であるMITの機械工学および土木環境工学の教授、Xuanhe Zhao博士は述べている。ミネソタ州ロチェスターにあるメイヨー・クリニックの心臓麻酔科医および重症患者治療医であるChristoph Nabzdyk医学博士も、2021年8月9日にNature Biomedical Engineering誌のオンライン版に掲載された論文の上席著者だ。MITリサーチサイエンティストのHyunwoo Yuk博士とポスドクのJingjing Wu博士は、この研究の主著者だ。この論文は、「フジツボ粘着剤から着想を得たペーストによる迅速かつ凝固に依存しない止血効果（Rapid and Coagulation-Independent Haemostatic Sealing By a Paste Inspired by Barnacle Glue）」と題されている。自然からのインスピレーション

ロックフェラー大学の研究により、匂いを認識する受容体の仕組みに光が当てられた

あらゆる感覚は世界の豊かさに対応しなければならないが、嗅覚を司る嗅覚系の挑戦はその比ではない。虹のすべての色を感じるためには、目の中に3つの受容体があれば十分だ。しかし、色鮮やかな世界は、何百もの分子で構成され、形や大きさ、性質が大きく異なる何百万もの匂いを持つ化学の世界の複雑さに比べると見劣りする。例えば、コーヒーの香りは、200種類以上の化学物質の組み合わせから生まれる。それぞれの化学物質は、構造的に多様であり、どれかだけではコーヒーの香りはしない。ロックフェラー大学の神経科学者Vanessa Ruta博士（写真）は、「嗅覚系は、わずか数百個あるいはそれよりも少ない嗅覚受容体によって、膨大な数の分子を認識しなければならない。他の感覚器官とは異なるタイプの論理を進化させなければならなかったことは明らかだ」と述べた。Ruta博士らは、嗅覚受容体が働いている様子を世界で初めて分子レベルで捉え、匂いの認識に関する数十年来の疑問に答えを提示した。2021年8月4日にNature誌のオンライン版に掲載されたこの研究成果は、嗅覚受容体が、神経系の他の受容体ではほとんど見られない論理に従っていることを明らかにしている。ほとんどの受容体は、少数の選択された分子とロックアンドキー方式で結合するように精密に形成されているが、嗅覚受容体の多くは、それぞれが多数の異なる分子と結合する。様々な匂いに対応することで、各受容体は多くの化学成分に反応することができる。その結果、脳は受容体の組み合わせによる活性化パターンを考慮して匂いを把握することができる。Nature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、「昆虫の嗅覚受容体における匂いの認識の構造的基盤（The Structural Basis of Odorant Recognition in Insect Olfactory Receptors）」と題されている。

女性の生殖寿命に影響を与える約300の遺伝子変異が特定され、マウスで生殖寿命を延ばすための遺伝子操作に成功

女性が閉経を迎える年齢は、生殖能力にとって非常に重要であり、女性の健康的な加齢にも影響を与える。しかし、生殖年齢の研究は科学者にとって困難であり、その基礎となる生物学についての洞察は限られていた。今回、女性の生殖寿命に影響を及ぼす約300の遺伝子変異が特定された。さらに、マウスを用いて、これらの遺伝子変異に関連するいくつかの重要な遺伝子を操作し、生殖寿命を延ばすことにも成功した。この研究成果は、2021年8月4日にNature誌のオンライン版に掲載され、生殖加齢プロセスに関する知識を大幅に増やすとともに、どのような女性が他の女性よりも早く閉経を迎えるかという予測を改善する方法を提供している。この論文は、「ヒト卵巣の老化を制御する生物学的メカニズムの遺伝的洞察（Genetic Insights into Biological Mechanisms Governing Human Ovarian Ageing）」と題されている。この150年の間に平均寿命は飛躍的に伸びたが、多くの女性が自然に閉経する年齢は約50歳と比較的一定だ。女性は生まれながらにしてすべての卵子を持っているが、年齢とともに徐々に失われていく。卵子のほとんどがなくなると閉経するが、自然な生殖能力の低下はそれよりもかなり早い段階で起こる。

肝臓の再生を制御するのは細胞間の接触数であることがオルガノイドシステムを利用した研究で発見された

アリストテレスの時代から、ヒトの肝臓は体内の臓器の中で最も再生能力が高いことが知られており、70％切断しても再生することができるため、生体肝移植が可能になった。肝臓は損傷を受けても完全に再生するが、その再生プロセスの活性化や停止、再生が終了するタイミングを制御するメカニズムは、まだ解明されていなかった。 このたび、ドレスデン（ドイツ）のマックスプランク分子細胞生物学・遺伝学研究所（MPI-CBG）、ガードン研究所（英国・ケンブリッジ）およびケンブリッジ大学（生化学部）の研究者らは、間葉系細胞という種類の制御細胞が、肝臓の再生を活性化したり停止したりすることを発見した。間葉系細胞は、再生する細胞（上皮細胞）との接触回数を増やすことで、肝臓の再生を促進したり停止したりする。今回の研究では、癌や慢性肝疾患を引き起こす可能性のある再生プロセスのエラーは、両集団間の接触の数が間違っていることが原因であることが示唆された。 本研究は、2021年8月2日にCell Stem Cell誌のオンライン版に掲載された。このオープンアクセス論文は、「大動脈周囲の間充織と管状上皮の動的な細胞接触が肝細胞増殖の可変抵抗器として働く（Dynamic Cell Contacts Between Periportal Mesenchyme and Ductal Epithelium Act As a Rheostat for Liver Cell Proliferation）」と題されている。成熟した肝細胞が再生反応を引き起こす分子メカニズムは、まだほとんど解明されていない。欧州では、約2,900万人が肝硬変や肝癌などの慢性肝疾患に苦しんでいる。これらの疾患は、罹患率および死亡率の主要な原因となっており、肝疾患は世界で年間約200万人の死亡原因となっている。現在のところ、治療法はなく、肝不全に対する唯一の治療法は肝臓移植だ。そのため、科学者らは、機能を回復させるための代替手段として、肝臓の再生能力を誘発する方法を模索している。

Circle Damage Sequencing 法によってメラノーマのDNA変異の原因を解明

メラノーマの原因となる突然変異は、従来考えられていたDNAのコピーエラーではなく、主に太陽光によるDNAの化学変換に起因することが、ヴァンアンデル研究所（VAI）の研究者らによる研究で明らかになり、Science Advances誌2021年7月30日号に掲載された。このオープンアクセス論文は、「メラノーマの突然変異の主要なメカニズムは、ピリミジン二量体中のシトシンの脱アミノ化にあることがCircle Damage Sequencingで明らかになった（The Major Mechanism of Melanoma Mutations Is Based on Deamination of Cytosine in Pyrimidine Dimers As Determined by Circle Damage Sequencing）」と題されている。この研究成果は、メラノーマのメカニズムに関する長年の信念を覆すものであり、予防の重要性を強調するとともに、他の種類の癌の起源を調査するための道筋を示している。 「癌は、欠陥のある細胞が生存し、他の組織に侵入するためのDNA変異によって生じる。しかし、ほとんどの場合、これらの変異の原因は明らかになっておらず、治療法や予防法の開発を難しくしている。今回、メラノーマでは、太陽光によるダメージが、DNA複製時に完全な変異をもたらす "前変異 "を生じさせることで、DNAを準備することが明らかになった」と、VAIの教授で本研究の責任著者であるGerd Pfeifer博士は述べている。メラノーマは、色素を作り出す皮膚細胞から発生する深刻なタイプの皮膚癌だ。他の皮膚癌に比べて発生頻度は低いものの、メラノーマは転移して他の組織に浸潤する可能性が高く、患者の生存率を著しく低下さる。これまでの大規模なシーケンス研究では、メラノーマはあらゆる癌の中で最も多くのDNA変異を有することが明らかになっている。他の皮膚癌と同様に、メラノーマも日焼け、特にUVBと呼ばれる放射線に関連している。UVBは皮膚細胞や細胞内のDNAにダメージを与える。

進行性白血病の生存率向上に、あるRNA結合タンパク質の除去が有効であることがマウスによる研究で判明

UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Centerの科学者が主導したマウスを用いた研究によると、まれで攻撃的なサブタイプの白血病でしばしば過剰に発現するタンパク質を除去することで、癌の進行を遅らせ、生存の可能性を大幅に高めることができるという。この研究成果は、RNA結合タンパク質であるIGF2BP3（insulin-like growth factor 2 mRNA-binding protein 3）を多く含む癌、特に混成系統白血病（MLL）遺伝子の染色体再配列を特徴とする急性リンパ性白血病および骨髄性白血病に対する標的治療法の開発に役立つ可能性がある。この研究成果は、2021年6月29日にLeukemia誌のオンライン版に掲載され、がんの標的治療法の開発に役立つ可能性がある。このオープンアクセス論文は、「RNA結合タンパク質IGF2BP3はMLL-AF4-Mediated Leukemogenesisに重要である（The RNA-Binding Protein IGF2BP3 Is Critical for MLL-AF4-Mediated Leukemogenesis）」と題されている。これらのMLL再配列白血病では、IGF2BP3が、癌関連タンパク質の遺伝的指示を担う特定のRNA分子に付着し、癌の発生を著しく増幅させる。このタイプの白血病と診断された小児および成人は、予後が悪く、治療後の再発のリスクが高いとされている。

ライス大学の研究チームが1型糖尿病のためのインスリン産生インプラントを開発中

2021年7月27日、ライス大学（テキサス州ヒューストン）の生物工学者が3Dプリントとスマートバイオマテリアルを用いて、1型糖尿病患者のためのインスリン産生インプラントを製作していることが発表された。この3年間のプロジェクトは、Omid Veiseh博士とJordan Miller博士の研究室が共同で行っており、糖尿病研究の世界的な主要基金である若年性糖尿病研究財団（JDRF）の助成金を受けている。Veiseh博士とMiller博士は、ヒトの幹細胞から作られたインスリンを産生するβ細胞を用いて、血糖値を感知し、適切な量のインスリンを投与することで血糖値を調整するインプラントを開発しようとしている。バイオエンジニアリング学科の助教授であるVeiseh博士は、移植された細胞治療を免疫系から保護する生体材料の開発に10年以上を費やしてきた。また、バイオエンジニアリング学科のMiller准教授は、15年以上にわたり、血管系（血管のネットワーク）を持つ組織を3Dプリントする技術を研究してきた。

ネアンデルタール人とデニソワ人の血液型が解読され、遺伝的多様性の低さ、人口動態の脆弱さ、アフリカ起源の可能性を裏付ける結果に。

フランスの生物文化人類学研究ユニット（CNRS / エクス・マルセイユ大学 / EFS）の研究チームは、3体のネアンデルタール人と1体のデニソワ人の血液型を分析し、アフリカ起源、ユーラシア大陸への拡散、初期のホモ・サピエンスとの交配に関する仮説を確認した。また、遺伝的多様性が低く、人口統計学的に脆弱である可能性を示す証拠も発見された。この研究成果は、2021年7月28日にPLOS ONEのオンライン版に掲載された。このオープンアクセス論文は、「ネアンデルタール人とデニソワ人の血液型を解読（Blood Groups of Neandertals and Denisova Decrypted ）」と題されている。ネアンデルタール人とデニソワ人の絶滅したヒト科の系統は、30万年前から4万年前までユーラシア大陸全体に存在していた。ネアンデルタール人とデニソワ人の約15人の遺伝子配列が明らかになっているにもかかわらず、血液型の基礎となる遺伝子の研究はこれまで軽視されてきた。しかし、血液型は人類学者が人類の集団の起源、移動、交配を復元するための最初のマーカーとなった。

眼球新生血管治療用の抗体を送達するエクソソーム製剤が開発された。マウスモデルと霊長類モデルの両方で、強力な治療効果を確認。

中国科学院プロセス工学研究所（IPE）、北京朝陽病院、クイーンズランド大学（オーストラリア）の研究者らは、脈絡膜新生血管治療のための血管内皮増殖因子（VEGF）抗体を送達するために、制御性T細胞エキソソーム（rEXS）をベースにした新しい製剤を開発した。2021年7月26日にNature Biomedical Engineeringのオンライン版に掲載されたこの論文は、「制御性T細胞由来のエクソソームに結合した開裂性VEGF抗体による脈絡膜新生血管の抑制（Reduction of Choroidal Neovascularization Via Cleavable VEGF Antibodies Conjugated to Exosomes Derived from Regulatory T Cells）」と題されている。眼球新生血管は、加齢黄斑変性症や糖尿病性網膜症などの眼疾患と関連することが多く、重度の視力低下を引き起こす可能性がある。現在、臨床現場で行われている眼新生血管疾患の治療法は、VEGF抗体（aV）を眼内に注射することで、VEGFの活性を阻害し、病原性の血管新生を抑制するものだ。しかし、この治療法だけでは、房水との代謝が速く、病巣への集積が悪く、効果が限定的であるという問題がある。また、上記のaV治療を行っても、不完全な効果しか得られない患者も少なくない。

マウスで加齢に伴う記憶喪失を回復させた研究者ら、人用の経口薬の開発を目指す

ケンブリッジ大学とリーズ大学の科学者らは、加齢に伴う記憶喪失をマウスで元に戻すことに成功し、この発見は、加齢に伴う人の記憶喪失を防ぐ治療法の開発につながる可能性があると述べている。研究チームは、2021年7月16日にMolecular Psychiatry誌に掲載された研究で、脳の細胞外マトリックス（神経細胞を取り巻く「足場」）の変化が、加齢に伴う記憶の喪失につながるが、遺伝子治療によってこれらを逆転させることが可能であることを示した。このオープンアクセス論文は、「コンドロイチン6硫酸は加齢における神経可塑性と記憶に必要（Chondroitin 6-Sulphate Is Required for Neuroplasticity and Memory in Ageing）」と題されている。近年、脳の学習・適応能力である神経可塑性や記憶の形成に、ペリニューロナルネット（PNN）が関与していることが明らかになってきた。PNNは、主に脳内の抑制性ニューロンを取り囲む軟骨状の構造体である。PNNの主な役割は、脳の可塑性のレベルをコントロールすることだ。PNNは、ヒトでは5歳頃に出現し、脳内の結合が最適化される可塑性の高まる時期をオフにする。その後、可塑性が部分的にオフになり、脳の効率は上がるが可塑性は低下する。

末梢神経損傷の迅速な修復を可能にする新しい方法：断裂した神経線維の再生を促進するスマートゲルを充填した神経誘導チューブが開発された

毎年、世界中で何十万人もの人々が末梢神経を損傷し、長期にわたる障害を負っている。末梢神経系は、循環器系に似ている。血管のネットワークが体のあらゆる部分に到達するが、血管の中を血液が流れる代わりに、電気信号が軸索と呼ばれる細い繊維を介して情報を伝達し、神経幹に取り込まれる。この神経幹は、全身の情報を脳に伝え、活動を調整し、運動機能や感覚機能を生み出す通信網である。手足の損傷によく見られるように、神経幹の1つが損傷したり断裂したりすると、痛みや麻痺、さらには生涯にわたる障害が発生する可能性がある。このような状況では、損傷した神経を修復するために外科手術が必要となる。標準的な治療法は、剥離した神経を直接縫合したり、神経幹に形成されたギャップが大きい場合には、外科医が患者の脚から無傷の神経幹を移植し、それを損傷部位に移植することで、別の部位（すなわち脚）に損傷を生じさせることである。今日では、神経幹を再結合させて軸索を再生させ、運動機能や感覚機能を回復させる方法がある。そのような方法の1つとして、合成の中空神経チューブを移植することで、ギャップを埋め、患者に二次的な損傷を与えることなく神経を回復させることができる。

現代の裸子植物は3億5千万年以上前のゲノム重複で誕生した可能性が報告された

植物はDNAを溜め込む生き物である。後で役に立つかもしれないものは絶対に捨てないという信念のもと、植物は自分のゲノム全体を複製して、追加された遺伝子の荷物を抱え込むことが多い。余分な遺伝子は、自由に変異して新たな特徴を生み出し、進化の速度を速める。今回の研究では、松、ヒノキ、セコイア、銀杏、ソテツなどの種子植物である裸子植物の進化の歴史において、このような複製イベントが極めて重要であったことが明らかになった。本研究は、現代の裸子植物の祖先が、3億5千万年以上前にゲノム重複を起こしていたことが、裸子植物の起源に直接貢献した可能性を示すものだ。その後のゲノム重複は、これらの植物が劇的に変化する生態系の中で生き残るための革新的な形質の進化の源となり、過去2,000万年の間に最近復活した植物の基礎を築いた。本研究は、2021年7月19日にNature Plantsにオンライン掲載された。この論文は、「裸子植物における表現型進化の大きな流れは、遺伝子の重複と系統的な対立にある（Gene Duplications and Phylogenomic Conflict Underlie Major Pulses of Phenotypic Evolution in Gymnosperms ）」と題されている。フロリダ自然史博物館の博士課程を卒業したばかりで、本研究の筆頭著者であるGregory Stull 博士は、「進化の初期にこのような出来事があったことで、遺伝子が進化してまったく新しい機能を生み出す機会が生まれ、裸子植物が新しい生息地に移行したり、生態系の上昇に役立ったりする可能性があった」と述べている。

腫瘍細胞の体内浸潤を防ぐフローセンシングプロテイン（TRPM7）を発見

腫瘍細胞が血流に乗って体の他の部分に広がるのを防ぐのに役立つと思われる特殊なタンパク質が発見された。ジョンズ・ホプキンス大学の化学・生体分子工学博士候補で、アルバータ大学およびポンペウ・ファブラ大学（スペイン）の同僚と共同で行った本研究論文の筆頭著者であるKaustav Bera 氏は、「我々は、このTRPM7（transient receptor potential cation channel subfamily M member 7）というタンパク質が、循環系を流れる流体の圧力を感知して、細胞が血管系を通って広がるのを止めることを発見した。」「転移した腫瘍細胞は、このセンサータンパク質のレベルが著しく低下していることがわかった。そのため、流体の流れに背を向けるのではなく、効率的に循環に入り込むことができるのだ」と述べている。この研究成果は、Science Advances誌2021年7月9日号に掲載され、転移の中でもほとんど理解されていない「体内浸潤」と呼ばれる部分に光を当てている。

哺乳類の幹細胞は、植物や昆虫と同じ方法で、RNAウイルスから身を守ることができることを発見

フランシス・クリック研究所（英国）の研究者らは、これまで哺乳類の進化とともに消滅したと考えられていた、SARS-CoV-2やジカウイルスなどのRNAウイルスから哺乳類の幹細胞を守るための重要なメカニズムを発見した。このメカニズムを利用して、新しい抗ウイルス治療法を開発できる可能性があるという。ウイルスは、宿主に感染すると、細胞内に侵入して複製を行う。哺乳類のほとんどの細胞では、インターフェロンと呼ばれるタンパク質が第一の防御策となる。しかし、幹細胞には、インターフェロンの反応を引き起こす能力がないため、幹細胞がどのようにして自分自身を守るかについては不明な点があった。サイエンス誌の2021年7月9日号に掲載された今回の研究では、マウスの幹細胞の遺伝物質を分析し、その中に、ウイルスのRNAを切断してRNAウイルスの複製を阻止する抗ウイルスダイサー（antiviral Dicer：aviDicer）と呼ばれるタンパク質を構築するための命令が含まれていることを発見した。このような防御方法はRNA干渉と呼ばれ、植物や無脊椎動物の細胞もこの方法を用いている。 この論文は、「ダイサーのアイソフォームが哺乳類の幹細胞を複数のRNAウイルスから守る（An Isoform of Dicer Protects Mammalian Stem Cells Against Multiple RNA Viruses）」と題されている。

高速かつ可逆的なタンパク質-タンパク質相互作用のみで構成される合成回路をMITのエンジニアが世界で初めて設計に成功

合成生物学とは、ある化学物質を感知すると蛍光を発するなど、細胞に新しい機能を持たせる方法だ。通常は、ある入力をきっかけに遺伝子が発現するように細胞を改変することで実現する。しかし、細胞が必要な遺伝子を転写したり翻訳したりするのに必要な時間があるため、分子を検出するようなイベントと結果としての出力との間には、長いタイムラグがあることが多い。今回、MITの合成生物学者らは、このような回路を設計するために、高速で可逆的なタンパク質-タンパク質相互作用のみに依存する代替アプローチを開発した。この方法では、遺伝子がmRNAに転写されたり、タンパク質に翻訳されたりするのを待つ必要がないため、数秒以内に回路を立ち上げることができると言う。 「我々は、これまで誰も体系的に開発できなかった、非常に速いタイムスケールで起こるタンパク質の相互作用を設計する手法を確立した。この種の回路は、環境センサーや、病気の状態や心臓発作などの切迫した事象を明らかにする診断装置の開発に役立つだろう」とこの研究者らは述べている。

ムチンを人工的に製造する方法を発見。将来、消化管内の粘液効果を模倣した薬が誕生するかもしれない。

多くの人は、粘液を本能的に嫌なものだと思っているが、実は、我々の健康にとって信じられないほど多くの貴重な機能を持っている。我々の大切な腸内フローラを絶えず注意し、バクテリアの餌となっている。また、体の表面を覆い、外敵から身を守るバリアとして、感染症から身を守る役割も果たしている。これは、粘液が細菌を出し入れするフィルターの役割を果たしているからで、細菌は食間の粘液に含まれる糖分を餌にしている。そこで、体内にすでに存在する粘液を適切な糖分で作り出すことができれば、まったく新しい医療に利用できるかもしれない。このたび、DNRFセンターオブエクセレンス、コペンハーゲン糖鎖研究センターの研究者らは、健康な粘液を人工的に作り出す方法を発見した。この論文は、2021年7月1日にNature Communicationsのオンライン版に掲載された。 このオープンアクセス論文は、「遺伝子操作された細胞による、定義されたO-Glycanを持つヒトのムチノームの提示（Display of the Human Mucinome with Defined O-Glycan by Gene Engineered Cells）」と題されている。

早期癌の腫瘍マーカーを安価で高感度に検出する新しい磁化ナノビーズをオーストラリアの研究チームが考案

グリフィス大学（オーストラリア）の研究者らは、癌の腫瘍マーカーを検出する新しい方法を開発し、早期診断に役立てようとしている。クイーンズランド・マイクロ・ナノテクノロジーセンターのムハマド・シディキー准教授と、グリフィス創薬研究所の細胞工場・バイオポリマーセンターのディレクターであるベルント・レーム教授が率いる研究チームは、新しいクラスの超常磁性ナノ材料を用いて、卵巣癌などの腫瘍マーカーを安価で高感度に検出する方法を考案した。この研究成果は、2021年6月29日にACS Applied Materials and Interfacesのオンライン版に掲載された。 この論文は、「バイオエンジニアリングされたポリマーナノビーズによる癌バイオマーカーの分離と電気化学的検出（Bioengineered Polymer Nanobeads for Isolation and Electrochemical Detection of Cancer Biomarkers） 」と題されている。

アリやハチのように社会的に行動するテッポウエビの一種が、巨大なゲノムを持つことが判明。社会的特性がゲノム構造に影響か？

コロンビア大学のダスティン・R・ルーベンスタイン博士（生態学・進化学・環境生物学教授）率いる研究チームは、2021年6月15日にPNASのオンライン版に掲載された論文で、同じ海産テッポウエビ科の中でも、Synalpheus はゲノムサイズと社会行動が大きく異なるだけでなく、時間とともに共進化していることを明らかにした。このグループは、アリやハチのような真社会性社会で生活するように進化した唯一の海洋生物であり、コロニー内の一部の個体が自分の生殖を放棄して他の個体の子孫を育てる手助けをすることから、長年にわたって研究されてきた。しかし、研究チームがテッポウエビのゲノムサイズが非常に多様であることを発見したのは、わずか数年前のことだった。いくつかの種では、ヒトのゲノムサイズの4～5倍以上もある非常に大きなゲノムを持っている。また、ルーベンスタイン博士は、「真社会性種が最も大きなゲノムを持っているようだ」と述べている。これは、いくつかの昆虫の系統で見られるのとはまったく逆の結果である。このパターンを受けて、研究チームは、真社会性種がなぜこのように大きなゲノムを持っているのかを解明するために、米粒ほどの大きさしかない海綿に生息するエビのゲノムをさらに詳しく調べた。

COVID-19モノクローナル抗体療法は、高リスク患者に早期投与することで医療システムの負担を軽減することができるとの報告

南フロリダ大学（USF Health）とタンパ総合病院（Tampa General Hospital）が新たに発表した研究によると、モノクローナル抗体は、リスクの高い患者に早期に投与することで、 COVID-19 に関連する救急外来の受診や入院を減少させる効果があることがわかった。FDAのガイドラインに沿って使用すれば、この治療法は、パンデミックによる患者や限られた医療資源への継続的な負担を軽減することができる、と研究者らは提案している。この共同研究は、2021年6月4日にOpen Forum Infectious Diseasesのオンライン版に掲載された。このオープンアクセス論文は、「高リスクの外来患者に対するSARS-CoV-2モノクローナル抗体輸液の有効性（Effectiveness of SARS-CoV-2 Monoclonal Antibody Infusions in High-Risk Outpatients）」と題されている。治験中のモノクローナル抗体療法は、静脈内に投与され、COVID-19の原因ウイルスであるSARS-CoV-2による感染を阻止するよう特別に設計されている。FDAは、重症化のリスクが高い軽度から中等度のCOVID-19の外来患者を対象に、モノクローナル抗体の緊急使用許可（EUA）を与えている。このような高リスクの患者は、入院、人工呼吸、およびコロナウイルスによる死亡を含むその他の合併症を起こしやすいとされている。

シーラカンスは従来予想の5倍の1世紀近く生きることが判明

絶滅したと思われていたシーラカンスは、海の奥深くに生息する巨大な魚だ。今回、2021年6月17日付けのCurrent Biology誌オンライン版に掲載された報告によると、シーラカンスは、その巨大さに加えて、非常に長い時間、おそらく1世紀近く生きることができるという証拠が得られ、最高齢の標本は84歳であったという。また、シーラカンスは55歳前後で成熟し、5年間子供を妊娠するなど、非常にゆっくりとした生活を送っていることも報告されている。フランスのブローニュ＝シュル＝メールにあるIFREMER海峡・北海漁業研究ユニットのKélig Mahé博士は、「今回の最も重要な発見は、これまでシーラカンスの年齢を5分の1に過小評価していたことだ」と述べている。「シーラカンスの年齢を新たに推定したことで、同サイズの海産魚の中で最も遅いとされるシーラカンスの体の成長や、その他の生活史的特徴を再評価することができ、シーラカンスの生活史は実際にはすべての魚の中で最も遅いもののひとつであることがわかった」と述べている。

科学的しゃっくり治療法が開発された：92%に効果・使いやすさを実現

2021年6月18日にJAMA Network Open誌のオンライン版に掲載された研究論文で、テキサス大学サンアントニオ健康科学センター（UT Health San Antonio）の研究者らは、しゃっくりに対する科学的根拠に基づく新しい治療法について述べている。この論文の中で、科学者らはこの治療法を「強制吸気型吸引・嚥下ツール（forced inspiratory suction and swallow tool：FISST）」という新しい言葉で表現している。また、249名のユーザーを対象に、紙袋に息を吹き込むなどのしゃっくりの家庭療法に比べて優れているかどうかを調査した結果も報告されている。UT Health San AntonioのJoe R. and Teresa Lozano Long School of Medicineの脳神経外科准教授であるAli Seifi医学博士は、「しゃっくりは、人によっては時折煩わしいものだが、生活の質に大きな影響を与える人もいる」と述べている。「脳卒中や脳梗塞の患者や、癌患者も多く含まれている。今回の研究では、数名の癌患者が参加した。化学療法の中にはしゃっくりを引き起こすものがある。この論文は 「シャックリを止めるための強制吸気吸引・嚥下ツールの評価（Evaluation of the Forced Inspiratory Suction and Swallow Tool to Stop Hiccups ）」と題されている。

科学者はAIで医薬品開発を成功させるため、人工患者を創り出そうとしている

以下、サンフランシスコ州立大学(SFSU)生物学部教授のマイケル・A・ゴールドマン博士（Michael A. Goldman）による記事より：今日、コンピューターモデルを使って構造や回復力のシミュレーションを行わずに、橋を架けて、その上を車でゆっくり走るエンジニアはいないだろう。それなのに、なぜ製薬会社は洗練されたシミュレーションを行わずに、動物や人間で薬を試す必要があるのだろうか？　2021年（6月14日～18日）に開催されたPrecision Medicine World Conference（PMWC）の人工知能とデータサイエンスに関するバーチャルシンポジウムで、アムジェンのグローバルプロダクトジェネラルマネージャーであるSiddhartha Roychoudhury博士は、「臨床試験デザインは1970年代のままである」と述べている。可能性のある薬の効果を評価するために、インシリコの「患者」（コンピュータモデルの中にのみ存在する患者）という考えは新しいものではない。

ヒトのポリメラーゼ・シータは、RNAをDNAに逆転写し、RNAを介したDNA修復を促進することが初めて証明された

細胞には、DNAを複製して新たな細胞に送り込む装置がある。また、ポリメラーゼと呼ばれる同じ類の装置は、RNAメッセージを構築する。これは、中央のDNAレポジトリにあるレシピからコピーされたメモのようなもので、より効率的にタンパク質に読み込まれるようになっている。しかし、ポリメラーゼは、DNAからDNAまたはRNAへの一方向にしか働かないと考えられていた。そのため、RNAメッセージがゲノムDNAのレシピブックに書き戻されるのを妨げていた。今回、トーマス・ジェファーソン大学の研究者らは、RNAセグメントをDNAに書き戻すことができることを初めて証明した。これは、生物学の中心的なドグマに挑戦するものであり、生物学の多くの分野に影響を与える可能性がある。フィラデルフィアにあるトーマス・ジェファーソン大学の生化学・分子生物学准教授、Richard Pomerantz博士は、「この研究は、RNAのメッセージをDNAに変換するメカニズムを細胞内に持つことの意義を理解する上で、他の多くの研究への扉を開くものだ」と述べている。ヒトのポリメラーゼがこのようなことを高効率で行えるという現実は、多くの疑問を投げかける。例えば、今回の発見は、RNAメッセージがゲノムDNAを修復したり書き換えたりするためのテンプレートとして利用できることを示唆している。

好中球エラスターゼが癌細胞を選択的に死滅させ、腫瘍の発生を抑制することを発見。

2021年6月10日発行のCell誌に掲載された研究論文によると、体内の免疫系が宿主の細胞を傷つけることなく、癌細胞を排除することができるという驚くべき新しいメカニズムが明らかになった。この発見は、癌細胞に選択的に作用し、正常な細胞や組織には無害であるように設計されたファースト・イン・クラスの医薬品を開発する可能性を秘めている。この発見が成功すれば、適切な薬剤を適切な量、適切なタイミングで投与することができるようになり、精密医療の実践を向上させることができるだろう。この論文は「好中球エラスターゼが癌細胞を選択的に死滅させ、腫瘍形成を抑制する（Neutrophil Elastase Selectively Kills Cancer Cells and Attenuates Tumorigenesis）」と題されている。（画像は好中球）

脳内エピジェネティクスの大規模メタ解析で認知症に新たに関連する84遺伝子を特定

この種の研究としては最大規模の研究で、新たに認知症に関連する84の遺伝子を発見するなど、認知症において遺伝子がどのように制御されているかについて新たな知見が得られた。エクセター大学の研究者を中心とする国際共同研究チームは、6つの異なる研究で得られた1,400人以上のデータを組み合わせて解析した。この研究成果は2021年6月10日にNature Communications誌のオンライン版に掲載された。

感染症の炎症反応からメタボリックシンドロームの人を保護できるかもしれない2種類のペプチドが開発された

バンダービルト大学医療センター（VUMC）の研究者らが開発した細胞貫通ペプチドは、細菌やウイルスの感染によって生じ、しばしば致命的となる敗血症性ショックを動物モデルで予防することができたことが報告された。この研究成果は、2021年6月7日にScientific Reports誌のオンライン版に掲載され、COVID-19を含む微生物感染に対する制御不能な炎症反応による重篤な合併症や死亡のリスクが最も高い患者を保護する方法につなる可能性がある。

エクソソームを用いた血液検査でパーキンソン病と多系統萎縮症の識別に成功

UCLAヘルスの研究者らは、パーキンソン病と多系統萎縮症（MSA）というよく似た2つの運動障害を見分けることができる血液検査を開発した。この検査法は、脳細胞から送り出されて血液中に混入する「 エクソソーム 」と呼ばれる微小な小胞の内容物を分析することで、パーキンソン病を識別するもので、現在は研究用に限定されている。

多細胞化した北極圏のワムシが2万4,000年もの冷凍保存を経て生き延びることが判明。人体の冷凍保存法の手がかりとなるか？

ワムシは、顕微鏡で見ないとわからないほど小さな多細胞生物だ。その小ささにもかかわらず、乾燥、凍結、飢餓、低酸素などの環境下でも生き延びることができるタフな動物として知られている。今回、Current Biology誌の2021年6月7日号に掲載された報告によると、彼らは凍結に耐えられるだけでなく、シベリアの永久凍土の中で少なくとも2万4,000年は生き延びることができるという。この論文は「2万年前の北極圏の永久凍土から回収された生きたBdelloid Rotifer（A Living Bdelloid Rotifer Recovered from 20,000 Years Old Arctic Permafrost）」と題されている。 ロシアのプシュチノにある土壌科 学物理化学・生物学問題研究所の土壌低温学研究室のスタス・マラビン博士（Stas Malavin, PhD）は、「今回の報告は、多細胞動物がクリプトバイオシス（代謝がほとんど停止した状態）で数万年も耐えられることを、現時点で最も確実に証明するものだ」と語っている。土壌低温学研究室は、シベリアの古代永久凍土から微細な生物を分離することを専門としている。サンプルの収集には、北極圏の最も遠い場所で掘削装置を使用している。

重度のCOVID-19に罹患しやすいエピジェネティックな特徴についての報告

以下、サンフランシスコ州立大学(SFSU)生物学部教授のマイケル・A・ゴールドマン博士（Michael A. Goldman）による記事より： COVID-19 は、コロナウイルスSARS-CoV-2にさらされることで発症する感染症であるが、個人がCOVID-19に罹患するかどうかは、宿主の遺伝的要因が一因となっている。COVID-19の特徴の1つは、症状が出ない、あるいは非常に軽い人がいる一方で、人工呼吸器をつけたり、死亡したり、長期にわたる影響（long-COVIDと呼ばれる）を受けたりする人がいることである。

スクリプス研究所の研究で、COVID-19の治療薬候補として10種類以上の既存薬が特定された。

世界で最も包括的な COVID-19 治療薬の再利用コレクションを調査した結果、現在進行中の世界的大流行の原因となっているコロナウイルスに対して抗ウイルス活性を有する90種類の既存の医薬品または医薬品候補を特定した。これらの化合物のうち、スクリプス研究所の研究では、COVID-19の経口薬として再利用できる可能性が高い、臨床承認された4つの薬剤と、その他の開発段階にある9つの化合物を特定した。2021年6月3日にNature Communicationsのオンライン版に掲載されたこのオープンアクセスの論文は、「薬剤再利用スクリーンでCOVID-19治療薬の開発に必要な化学物質を特定（Drug Repurposing Screens Identify Chemical Entities for the Development of COVID-19 Interventions）」と題されている。

光遺伝学的遺伝子治療により、失明した患者の視力を部分的に回復させることに成功。「息を呑むような回復を目の当たりにした」と上席研究者は語った。

2021年5月25日、網膜神経変性疾患および中枢神経系疾患に対する革新的な遺伝子治療法の開発と商業化に注力するバイオファーマ企業であるGenSight Biologics社（Euronext: SIGHT, ISIN: FR0013183985, PEA-PME対象）は、ネイチャー・メディシンに、末期の網膜色素変性症（RP）の失明患者の視覚機能が部分的に回復した初めての症例報告が掲載されたことを発表した。この患者は、GenSight Biologics社の光遺伝療法GS030を用いて現在進行中のPIONEERフェーズI/II臨床試験の参加者だ。

60都市の微生物を調査した結果、それぞれの都市に特徴的な微生物のフィンガープリントがあることが判明

ある国際コンソーシアムによって、複数の都市の大気と表面の両方を対象とした、史上最大規模の都市型マイクロバイオームのメタゲノム研究が発表された。この国際プロジェクトでは、世界60都市の公共交通機関や病院から収集したサンプルの配列を決定し、解析を行った。

3万5千年前のヒト女性頭骨（Peştera Muierii 1）の全ゲノムの解読に成功。ヒトの遺伝的多様性が最も失われた時期を示唆。

3万5千年前に現在のルーマニアに住んでいた女性、Peştera Muierii 1の頭蓋骨の全ゲノム配列の決定に初めて成功した。彼女の高い遺伝的多様性は、アフリカからの移住が人類発展の大きなボトルネックになったのではなく、直近の氷河期の間とその後に起こったことを示している。

古代馬のDNAがユーラシア大陸と北米大陸の馬の間の遺伝子の流れを明らかにし、馬が進化した北米大陸と家畜化されたユーラシア大陸の古代馬集団のつながりを示す新事実を発見。

北米とユーラシア大陸で発見された馬の化石から採取された古代のDNAを調査した結果、両大陸の馬の集団は、ベーリング・ランド・ブリッジを介して、何十万年もの間、何度も行き来し、交配しながらつながっていたことが明らかになった。今回の発見は、最終氷期の終わりに北米で絶滅した馬と、最終的にユーラシア大陸で家畜化され、その後ヨーロッパ人によって北米に再導入された馬との間に、遺伝的連続性があることを示している。

スタンフォード大学の研究により、まったく新しい生体分子『GlycoRNA』が発見された。

スタンフォード大学の研究者らは、すべての生物の生態に重要な役割を果たす可能性のある新しい種類の生体分子を発見した。この新種の生体分子は「GlycoRNA」と呼ばれ、リボ核酸（RNA）の小さなリボンに糖鎖と呼ばれる糖の分子がぶら下がっている。これまで、同じように糖がついた生体分子は、脂肪（脂質）とタンパク質しか知られていなかった。

ラベンダーのゲノム配列から、特別な香りの秘密が明らかになるかもしれない

ラベンダーというと、その花の独特の香りが思い浮かぶ。この美しい花は、太古の昔から香水やエッセンシャルオイルの原料として使われてきた。この花の美しさは、世界中の人々の想像力をかきたててきた。では、なぜこの花はそれほどまでに特別なのだろうか？

固形癌との闘いに体内の免疫システムを最適化する新研究

ミネソタ大学ツインシティーズ校の工学・医学研究者が主導した画期的な研究により、新しい癌治療法に使用される人工免疫細胞が物理的な障壁を乗り越え、患者自身の免疫システムが腫瘍と闘うことができることが示された。この研究は、将来、世界中の何百万人もの人々のために、癌治療を改善する可能性がある。 本研究は、2021年5月14日にNature Communications のオンライン版に掲載された。

MIT主導の研究チームがSARS-CoV-2ゲノムの包括的マップを作成

COVID-19 パンデミックが始まってから数カ月後の2020年初頭、科学者らはCOVID-19感染症の原因ウイルスであるSARS-CoV-2の全ゲノム配列を決定することができた。その時点で、その遺伝子の多くはすでに判明していたが、タンパク質をコードする遺伝子の全容は解明されていなかった。今回、MITの研究者らが広範な比較ゲノム研究を行った結果、SARS-CoV-2のゲノムについて、最も正確で完全な遺伝子アノテーションを作成した。

小児呼吸器感染症の原因となるパラインフルエンザウイルス（HPIV3）をブロックするペプチドの開発にウィスコンシン大学とコロンビア大学の研究者が成功

ウィスコンシン大学及びコロンビア大学の研究者らにより、ヒトパラインフルエンザウイルス（HPIV）の細胞への付着を防ぐことができるペプチドが工学的に開発され、げっ歯類モデルで手法の改良が行われた。HPIVは、小児呼吸器感染症の主な原因であり、クループや肺炎などの病気の30～40％を占めている。また、HPIVは、高齢者や免疫力の低下した人にも感染する。HPIVが人に感染するためには、細胞に取り付いて遺伝子を注入し、新しいウイルスを作り始めなければならない。

薬を使わずして免疫がHIVをコントロールする稀な集団『エリート・コントローラー』の謎に迫る研究成果が発表された

免疫というと、感染やワクチン接種後に特定の病原体と戦うために学習する抗体やT細胞からなる適応免疫反応を思い浮かべることが多い。しかし、免疫システムには自然免疫反応もあり、これは、病原体に対して専門的ではない迅速な反応を行い、適応免疫反応をサポートするために、決まった数の技術を使用する。しかし、ここ数年、自然免疫反応のある部分が、場合によってはHIVなどの感染性病原体に対応して訓練されることがわかってきた。

Cardea Bio社、エクソソームとEVの検出技術「EV-Chip」を開発。リキッドバイオプシーをリアルタイムで分析する新世代のポータブルデバイスを目指す

分子生物学と半導体エレクトロニクスを統合するTech+Bio企業である米国のCardea Bio社は、同社の最高科学責任者であるキアナ・アラン博士と共同研究者が、「生物学的に活性化されたグラフェン・トランジスタによる年齢別循環エクソソームの迅速かつ電子的な識別と定量化（ Rapid and Electronic Identification and Quantification of Age-Specific Circulating Exosomes via Biologically Activated Graphene Transistors ）」と題した論文を、査読付き学術誌「Advanced Biology」に掲載したことを2021年5月4日に発表した。

CRISPRを超えてRetronがやってくる。新しい遺伝子編集技術Retronにより、何百万もの遺伝子実験を同時に行うことが可能に。

CRISPR-Cas9遺伝子編集システムは、合成生物学における革新的な技術の申し子となっているが、いくつかの大きな限界がある。CRISPR-Cas9は、特定のDNA断片を見つけて切断するようにプログラムされているが、DNAを編集して目的の変異を作り出すには、細胞をだまして新しいDNA断片を使って切断部分を修復する必要がある。Cas9はしばしば意図しない標的外の部位も切断してしまうため、この「ベイト＆スイッチ」は操作が複雑で、細胞にとって有害な場合もある。

定期的なファスティングは腸内細菌叢を再形成して血圧を下げることが動物モデルで実証された

ベイラー医科大学麻酔科助教授のDavid J. Durgan博士らは、高血圧症の理解を深めるために、特に腸内細菌叢の乱れが血圧に悪影響を及ぼすことを示唆する新たな証拠を収集している。Durgan博士は、「我々の研究室のこれまでの研究で、SHRSP（高血圧自然発症ラット）モデルなどの高血圧モデル動物の腸内細菌叢の組成が、正常血圧の動物のそれとは異なることが明らかになっている。

COVID-19がアストロサイトと相互作用して脳に侵入する仕組みが明らかに

COVID-19 の原因ウイルスであるSARS-CoV-2がどのようにして脳に伝播するかについて、新しい研究結果が発表された。この研究は、COVID-19の患者に報告されている驚くべき神経症状の数々や、重篤な神経症状に見舞われる患者と全く見舞われない患者がいる理由を説明するのに役立つ。研究者らは、SARS-CoV-2が、我々の脳を動かす神経細胞（ニューロン）と、ニューロンを支え、保護する脳や脊髄の細胞（アストロサイト）の両方に感染する可能性があるという証拠を報告している。

エクソソームによるアプローチが後期大腸癌の治療に有効であることが前臨床モデルで示された

ミネソタ大学医学部の研究チームは、米国で毎年5万人以上が死亡している末期の大腸癌を標的として治療するための新たな方法を発見した。研究チームは、大腸癌細胞が抗腫瘍免疫反応を回避する新たなメカニズムを発見し、"エクソソーム"を用いた治療戦略の開発に役立てた。2021年4月22日にGastroenterology誌のオンラインで公開されたこの論文は、「腫瘍分泌細胞外小胞はT細胞の共刺激を制御し、腫瘍特異的T細胞応答を誘導するように操作できる（Tumor Secreted Extracellular Vesicles Regulate T-Cell Costimulation and Can Be Manipulated to Induce Tumor Specific T-Cell Responses）」と題されている。

ロブスターの下腹部をモデルに、驚異的な伸縮性と強度を再現したナノファイバーハイドロゲルが開発された。腱や靭帯など人工組織への応用を目指す。

ロブスターの下腹部には、伸縮性と驚くほどの強靭さを兼ね備えた薄い半透明の膜が張り巡らされている。MITのエンジニアが2019年に報告したところによると、 この海洋のアンダーアーマーは、自然界で知られている中で最も強靭なハイドロゲルから作られており、しかも非常に柔軟性があるという。この強さと伸縮性の組み合わせは、海底を這い回るロブスターのシールドになると同時に、泳ぐために前後に曲がることも可能にする。今回、マサチューセッツ工科大学（MIT）の別のチームが、ロブスターの下腹部の構造を模倣したハイドロゲルベースの材料を作製した。

アルツハイマー病の実験薬で脳細胞のクリーニングが促進されることをマウスで確認

アルバート・アインシュタイン医科大学の研究者らは、アルツハイマー病のモデルマウスにおいて、アルツハイマー病の主要な症状を回復させる実験薬を設計した。この薬は、不要なタンパク質を消化して再利用することで、不要なタンパク質を取り除く細胞のクリーニングメカニズムを再活性化することで作用する。本研究は、2021年4月22日付のCell誌オンライン版に掲載された。この論文は、「シャペロンを介したオートファジーが神経細胞の転移性プロテオームの崩壊を防ぐ（Chaperone-Mediated Autophagy Prevents Collapse of the Neuronal Metastable Proteome）」と題されている。アインシュタイン大学の神経変性疾患研究のためのロバート＆ルネ・ベルファー講座、発生・分子生物学教授、加齢研究所の共同ディレクターを務めている本研究の共同リーダーであるAna Maria Cuervo博士 (写真) は、「しかし、今回の研究で、マウスでアルツハイマー病の原因となる細胞クリーニングの低下が、アルツハイマー病の人にも起こることがわかり、我々の薬がヒトにも効く可能性を示唆していることに勇気づけられた。」と述べている。Cuervo博士は、1990年代に、シャペロンを介したオートファジー（chaperone-mediated autophagy；CMA）と呼ばれるこの細胞クリーニングプロセスの存在を発見し、健康と病気におけるCMAの役割について200の論文を発表している。CMAは、加齢とともに機能が低下し、不要なタンパク質が不溶性の塊となって蓄積され、細胞にダメージを与える危険性が高まる。実際、アルツハイマー病をはじめとする神経変性疾患では、患者の脳内に有害なタンパク質の凝集体が存在することが特徴となっている。今回の論文では、CMAとアルツハイマー病の間には動的な相互作用があり、神経細胞でCMAが失われるとアルツハイマー病が発症し、逆にCMAが失われるとアルツハイマー病が発症することが明らかになった。この発見は、CMAを活性化させる薬剤が神経変性疾患の治療に希望を与えることを示唆している。

ヒハツ（インドナガコショウ）に含まれる成分が神経膠芽腫に有効であることが判明

ピペルロングミンは、ヒハツ（インドナガコショウ・Piper longum）に含まれる化学物質（写真）で、脳腫瘍を含む多くの種類の癌細胞を死滅させることが知られている。このたび、ペンシルバニア大学ペレルマン医科大学の研究者を含む国際チームは、動物モデルを用いて、ピペルロングミンの作用の一端を明らかにし、脳腫瘍の中でも最も治療が困難なタイプの一つである膠芽腫に対する強い活性を確認した。この研究成果は2021年4月14日にACS Central Scienceのオンライン版で発表されたが、ピペルロングミンがどのようにしてTRPV2というタンパク質に結合し、その活性を妨げるのかが詳細に示された。TRPV2は膠芽腫で過剰に発現しており、癌の進行を促進すると考えられている。

創造性に関連する267個の遺伝子は、ホモ・サピエンスが生き残るための「秘密兵器」だったかもしれない

ホモ・サピエンスの「秘密兵器」である「創造性」は、ネアンデルタール人に対する大きなアドバンテージとなり、人類の生存に重要な役割を果たした。これは、グラナダ大学（UGR）を中心とする国際科学者チームが、ホモ・サピエンスとネアンデルタール人を区別する、創造性に関連する267の遺伝子を初めて特定した結果だ。この重要な科学的発見は、2021年4月21日にMolecular Psychiatry（Nature）のオンライン版に掲載され、ホモ・サピエンスが最終的にネアンデルタール人に取って代わることを可能にしたのは、創造性に関連するこれらの遺伝子の違いであることを示唆している。

研究室で合成された植物化合物（Curcusone D）は、これまで「難攻不落」だった癌タンパク質（BRAT1）を標的とする可能性を秘めている

パデュー大学の化学者が、これまで「治療不可能」とされていた癌タンパク質に対抗する化合物の合成法を発見した。この化合物は、さまざまな種類の癌に有効である可能性がある。パデュー大学癌研究センターの化学教授であるMingji Dai博士は、北米原産の低木から発見された希少な化合物にヒントを得て、同僚とともにこの化合物を研究し、費用対効果に優れた効率的な合成方法を発見した。この合成法は、2021年3月11日にJournal of the American Chemical Societyのオンライン版に掲載された論文に記載されている。この論文は、「Curcusone Diterpenesの全合成とターゲットの同定（Total Synthesis and Target Identification of the Curcusone Diterpenes）」と題されている。

亜鉛輸送体ZIP4が膵臓腫瘍細胞の上皮型から間葉型への移行に重要な役割を果たし、転移を促進することを発見。

膵臓癌の全生存率はわずか9％で、治療は非常に困難だ。しかし、患者が死に至るのは、一般的には原発巣ではなく、癌が発見を逃れて他の臓器に転移する能力のせいである。オクラホマ大学医学部の研究チームは、膵臓癌の細胞が全身に広がる能力に新たな光を当てた研究結果を、消化器系疾患に関する世界的な学術誌であるGastroenterology誌の2021年4月1日号に発表した。この論文は、「亜鉛によるZEB1およびYAP1の共活性化制御が、膵臓癌の上皮間葉転換の可塑性と転移を促進する（Zinc-Dependent Regulation of ZEB1 and YAP1 Coactivation Promotes Epithelial-Mesenchymal Transition Plasticity and Metastasis in Pancreatic Cancer） 」と題されている。

新CRISPR技術はエピジェネティックな継承を比類なく制御することができ、特定の遺伝性疾患の治療に大きな可能性を持っている

カリフォルニア大学サンフランシスコ校（UCSF）とホワイトヘッド研究所の研究者らはCRISPRの基本的な構造を修正して、ゲノムを超えて、エピゲノム（DNAに引っかかり、遺伝子のスイッチをいつどこで入れるかを制御するタンパク質や小分子）にまでその範囲を広げる方法を見つけ出した。2021年4月9日付のCell誌に掲載された論文で、「CRISPRoff」と呼ばれる新しいCRISPRベースのツールを紹介している。このツールを使えば、遺伝コードに一度も手を加えることなく、ヒト細胞内のほとんどすべての遺伝子のスイッチを切ることができる。エピゲノムは、ウイルス感染から癌まで、多くの疾患で中心的な役割を果たしているため、CRISPRoff技術は強力なエピジェネティック治療法につながる可能性がある。

手術不能な進行性メラノーマに対して、癌を殺すウイルス療法が有効であることが示された

外科的に腫瘍を取り除けなかった進行したメラノーマに対して、新しい組み合わせの薬物療法が安全かつ有効であることが初期の結果で示された。この併用療法は、生きた風邪のウイルスであるコクサッキーウイルスが、癌細胞に感染して死滅させるという潜在的な価値を実証した初めての試みの一つであると研究者らは述べている。また、ニューヨーク大学ランゴーン・ヘルスのパールマター癌センターの研究者が中心となって実施した第1相試験では、このようなオンコロイドウイルスが、体の免疫防御システムが癌細胞を検出して殺すのを助け、広く使用されている癌治療法の作用を安全に高めることができることを示した初めての試験でもある。

エクソソームを塗布したステントが血管損傷を治癒し、損傷した組織を修復する

ノースカロライナ州立大学の研究者らは、再開通した血管が狭くなるのを防ぐとともに、血液が不足している虚血組織に再生幹細胞由来の治療を行うことができる「スマートリリース」トリガーを備えたエクソソームコーティングステントを開発した。この研究は、2021年4月5日にNature Biomedical Engineering誌のオンライン版に掲載された。この論文は、「虚血性傷害後の血管治癒のための エクソソーム 溶出ステント （Exosome-Eluting Stents for Vascular Healing After Ischaemic Injury）」と題されている。ノースカロライナ州立大学のポスドク研究員であるShiqi Hu氏（PhD）とZhenhua Li氏（PhD）が共同筆頭著者だ。

全ゲノムシーケンス解析でアルツハイマー型認知症に関連する13の希少遺伝子変異が発見された

アルツハイマー型認知症に関連する希少なゲノム変異を発見するために、世界で初めて全ゲノム配列解析を行い、13個の変異が同定された。また、この研究では、アルツハイマー病と、神経細胞間の情報伝達を担うシナプスの機能や、神経細胞が脳の神経ネットワークを再構築する能力である神経可塑性との間に、新たな遺伝的関連性があることが明らかになった。これらの発見は、この壊滅的な神経疾患に対する新しい治療法の開発に役立つ可能性がある。マサチューセッツ総合病院（MGH）、ハーバード大学T.H.チャン公衆衛生大学院、ベス・イスラエル・ディーコネス・メディカル・センターの研究者らは、これらの発見をAlzheimer's & Dementia誌（ The Journal of the Alzheimer's Association ）で報告した。

難治性の慢性湿疹のかゆみに対する新たな治療標的が特定された

湿疹、またはアトピー性皮膚炎（AD）は、"発疹する痒み "と呼ばれることがある。多くの場合、発疹が出る前にかゆみが始まり、多くの場合、皮膚疾患のかゆみは本当に消えることはない。米国では、約960万人の子どもと約1,650万人の大人がADに罹患しており、患者のQOL（生活の質）に深刻な影響を与えている。掻きたくなるような不快な感覚については多くのことが解明されているが、慢性的な痒みについては多くの謎が残されており、治療の難しさが指摘されている。2021年3月30日にPNASのオンライン版に掲載された、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院とハーバード・メディカル・スクールによる論文は、痒みの根本的なメカニズムについて新たな手がかりを提供するものである。

マイクロRNAを標的とすることで、乳癌幹細胞の隠れた脆弱性を解き明かすことができるかもしれない

イタリアの研究者らは、乳癌の成長を促進し、治療後に腫瘍の再発を開始する癌幹細胞の集団を維持するのに役立つ一対のマイクロRNA分子を特定した。この研究は、2021年4月2日にJournal of Cell Biology（JCB）のオンライン版に掲載されたもので、これらのマイクロRNAを標的とすることで、癌幹細胞が一部の化学療法に対して感受性を高め、侵攻型乳癌患者の予後を改善できる可能性があることを明らかにした。このオープンアクセス論文は「miR-146は乳がんにおける幹細胞のアイデンティティと代謝および薬剤耐性を結びつける(miR-146 Connects Stem Cell Identity with Metabolism and Pharmacological Resistance in Breast Cancer)」と題されている。多くの腫瘍には、腫瘍の成長を開始し、腫瘍に見られる様々な種類の細胞を生み出す少数の癌幹細胞が存在する。さらに、癌幹細胞は放射線治療や化学療法に抵抗性を示すことが多いため、初期治療後も生き残り、腫瘍の再発や転移を促進することがある。例えば、乳癌では、癌幹細胞が比較的多く存在する腫瘍は、癌幹細胞が少ない腫瘍に比べて予後が非常に悪い。したがって、乳癌やその他の腫瘍の治療を成功させるためには、これらの幹細胞を除去することが重要であると考えられる。腫瘍内での癌幹細胞の存続を助ける分子の1つに、マイクロRNAがある。この短いRNA分子は、タンパク質をコードする何百もの長い「メッセンジャー」RNAのレベルを調節することで、細胞の運命やアイデンティティを制御する。「我々は、正常な乳腺幹細胞の維持に必要なマイクロRNAのうち、癌幹細胞に継承され、乳癌の治療標的となりうるものを特定したいと考えた」と、イタリア工科大学（ミラノ）ゲノム科学センターの主任研究者でセンターコーディネーターのFrancesco Nicassio 博士（写真）は語る。今回の研究では、共同研究者のPier Paolo Di Fiore博士（欧州腫瘍学研究所のグループリーダー、ミラノ大学教授）らが、正常な乳腺幹細胞だけでなく、乳癌幹細胞にも存在する2つの密接に関連するマイクロRNA、miR-146aとmiR-146bを同定した。実際、この2つのマイクロRNAのレベルは、癌幹細胞が多く存在し、予後が悪いとされる侵攻性乳癌で高くなる傾向があった。

胚盤胞を模した新構造は、ヒトの初期発生の研究に役立つとUTSWの研究者がNature誌に発表

テキサス大学サウスウエスタン校（UTSW）の研究チームは、哺乳類の受精卵が初期に発生してできる胚盤胞に似た生物学的構造を生成した。研究チームは、研究のために提供された胚から得られたヒト胚性幹細胞と、成人の細胞から生成されたヒト誘導多能性幹細胞（総称してヒト多能性幹細胞と呼ぶ）を用いて、この研究を行った。この研究成果は、2021年3月17日にNature誌のオンライン版に掲載され、ヒトの初期発生、妊娠損失、および発達障害の研究に新たな方法を提供する可能性がある。

悪性黒色腫患者のエクソソームに含まれる癌幹細胞バイオマーカーにより診断の早期化と予後改善の可能性

悪性黒色腫患者の癌幹細胞（cancer stem cells :CSC）から放出された エクソソーム は、分化した悪性黒色腫細胞からのエクソソームとは異なる分子組成を持つことが新しい研究で明らかになった。これらの異なる分子は、血液中のエクソソームでも検出可能であり、悪性黒色腫患者では健常者と比べて違いがあることがわかった。このことから、これらの分子は、悪性黒色腫の診断や予後を判定するためのバイオマーカーとして適していると考えられるという。本研究成果は、Molecular Oncology誌のオンライン版に2020年10月14日に掲載された。

英トップラグビー選手協力のもと唾液マイクロRNAを用いた非侵襲脳震盪診断法が開発された

バーミンガム大学が主導する英国トップクラスのラグビー選手に関する研究は、唾液を用いて脳震盪を正確に診断する方法を特定し、スポーツやその他の環境で使用するための脳震盪の最初の非侵襲的臨床検査の道を開くものだ。この研究は、ラグビーフットボールユニオン、プレミアシップラグビー、Marker Diagnostics社と共同で実施された。外傷性脳損傷後に唾液中の特定の分子（マイクロRNA）の濃度が急速に変化することを特定した以前の研究に続き、研究者らはこれらの「バイオマーカー」がスポーツ関連の脳震盪の診断テストとして使用できるかどうかを確認するため精鋭ラグビーチームでの3年間の研究に着手した。バーミンガム大学の研究室でDNAシーケンス技術を使用し、英国ラグビーの上位2リーグであるプレミアシップとチャンピオンシップで競う1,028人のプロの男子ラグビー選手からの唾液サンプルでこれらのバイオマーカーをテストした。

レット症候群とMECP2重複症候群に関係するDNAエレメントが特定された

ベイラー医科大学とテキサスチルドレンズホスピタル（NRI）のJan and Dan Duncan 神経研究所の研究者は、マウスとヒトにおけるMecp2 / MECP2の適切な発現に必要なDNAの2つの領域を特定し特徴づけた。2021年3月18日にGenes＆Developmentのオンラインで公開されたこれらの調査結果は、これらのDNA領域の機能と、レット症候群やMECP2重複症候群などの知的障害の診断および治療的介入の潜在的な標的となる可能性があることを明らかにするのに役立つ。この新論文は「Mecp2の発現と神経機能に影響を与える保存された非コードシス調節エレメントの同定と特性評価（Identification and characterization of conserved noncoding cis-regulatory elements that impact Mecp2 expression and neurological functions）」と題されている。

超音波はコロナウイルスに損傷を与える可能性があることをMITのシミュレーションが示唆

コロナウイルスは、いばらの冠に似た密集した表面受容体を備えた構造をしている。 これらのスパイク状タンパク質は健康な細胞をしっかり掴み、ウイルスRNAの侵入を引き起こす。 ウイルスの形状と感染戦略は一般的に理解されているが、その物理的完全性についてはほとんど知られていない。MITの機械工学科の研究者による新研究は、コロナウイルスが医用画像診断で使用される周波数内で超音波振動に対して脆弱である可能性があることを示唆している。 チームは、コンピューターシミュレーションを通じて、超音波周波数の範囲にわたる振動に対するウイルスの機械的応答をモデル化した。 彼らは、25〜100メガヘルツの振動が、ウイルスの殻とスパイクを崩壊させ、何分の1ミリ秒以内に破裂を引き起こすことを発見した。 この効果は、空気中および水中のウイルスのシミュレーションで見られた。この結果は暫定的なものであり、ウイルスの物理的特性に関する限られたデータに基づいている。 しかしこの研究者らは、この発見は、新規のSARS-CoV-2ウイルスを含むコロナウイルスの超音波ベースの治療の可能性についての最初のヒントであると述べている。 超音波をどれだけ正確に投与できるか、そして人体の複雑さの中でウイルスに損傷を与えるのにどれほど効果的かは、科学者が今後取り組む必要のある主要な課題の1つだ。「超音波励起下でコロナウイルスの殻とスパイクが振動し、その振動の振幅が非常に大きくなり、ウイルスの特定の部分を破壊する可能性のあるひずみを生成し、外殻に目に見える損傷を与え、場合によっては目に見えない内部のRNAに損傷を与えることを証明した。」とMITの応用力学教授であるTomasz Wierzbicki博士は述べている。 「我々の論文がさまざまな分野にわたる議論を開始することを願っている。」チームの結果は、2021年2月18日にJournal of the Mechanics and Physics of Solidsのオンラインで公開された。 この論文は「コロナウイルスの共鳴および一過性の調和振動に対する受容体の影響（Effect of Receptors on the Resonant and Transient Harmonic Vibrations of Coronavirus）」と題されている。

匂いが強力に記憶を誘発する理由とは？新研究で初めて神経基盤を特定

マルセル・プルーストの小説「失われたときを求めて」にはマドレーヌで記憶がよみがえり紅茶のカップから記憶が溢れ出てくるという章があるように、匂いは強力に記憶を呼び起こすことができる。 ノースウェスタン大学ファインバーグ医学部の研究者らによって執筆された新論文は、脳がどのように匂いがそれらの記憶を非常に強力に引き出すことを可能にするかについての神経基盤を特定した最初のものである。この論文は、海馬と人間の嗅覚領域との間の独特の接続性を示している。 この新研究は、脳の記憶領域への嗅覚による特権的アクセスの神経生物学的基礎を示唆している。 この研究では、視覚、聴覚、触覚、嗅覚などの一次感覚野と海馬の関係を比較し、嗅覚が最も強い接続性を持っていることが分かったという。 これは匂いから海馬までの高速道路のようなものだ。ノースウェスタン大学ファインバーグ医学部の神経学助教授であるChristina Zelano 博士は、次のように述べている。 「視覚、聴覚、触覚はすべて、新皮質が拡大するにつれて脳内で再ルーティングされ、直接ではなく、中間の連合皮質を介して海馬に接続した。我々のデータは、嗅覚がこの再ルーティングを受けず海馬への直接アクセスを維持した ことを示唆している。」2021年2月25日にNeurobiologyのオンラインで公開されたこの論文は「ヒトの海馬の接続性は他の感覚系よりも嗅覚が強い（Human Hippocampal Connectivity Is Stronger in Olfaction Than Other Sensory Systems）」と題されている。COVID-19では、嗅覚喪失が蔓延しており、匂いが我々の脳にどのように影響するか（記憶、認知など）を理解することがこれまで以上に重要になっているとZelano 博士は述べている。 「COVID関連の嗅覚喪失の理由をよりよく理解し、喪失の重症度を診断し、治療法を開発するために、嗅覚系をよりよく理解することが緊急に必要だ」と、ノースウェスタン大学で神経学の博士号を取得した、筆頭著者で研究助教授のGuangyu Zhou 博士は述べた。「我々の研究は、嗅覚、嗅覚喪失、および将来の治療に関する基礎研究だ。」以下は、匂いの感覚の重要性、嗅覚の研究、および COVID-19 との関連に関するZelano博士との質疑応答だ。

SOX2タンパク質の過剰産生で脊髄損傷を回復できることがマウスモデルで実証された

テキサス大学医学部サウスウェスタンメディカルスクール（UTSW）とインディアナ大学の研究者は遺伝子工学を使い、マウス脊髄の瘢痕形成細胞を再プログラムすることで新しい神経細胞を作成し、脊髄損傷後の回復を促進することを示した。 2021年3月5日にCell Stem Cellのオンラインで公開された調査結果は、毎年脊髄損傷に苦しむ世界中の何十万人もの人々に希望を与える可能性がある。この論文は「NG2グリアのin vivoリプログラミングが脊髄損傷後の成人の神経新生と機能回復を可能にする（In vivo Reprogramming of NG2 Glia Enables Adult Neurogenesis and Functional Recovery Following Spinal Cord Injury）」と題されている。UTSW分子生物学教授でこの研究リーダーのChun-Li Zhang博士は、「一部の体組織の細胞は、損傷後に増殖し、治癒の一環として死んだ細胞や損傷した細胞に取って代わるが、脊髄は通常は損傷後に新しいニューロンを生成せず、回復への重要な障害になっている。」と説明した。脊髄は脳と体の他の部分との間の信号リレーとして機能するため、自己修復できないと、これら2つの領域間の通信が永久に停止し、麻痺、感覚の喪失、場合によっては呼吸や心拍数を制御できないなど生命を脅かす結果につながると彼は付け加えている。Zhang 博士は、脳は新しい神経細胞を生成する能力が限られており、異なる再生経路をオンにするために前駆細胞に依存していると述べている。 彼と彼の同僚は、この知識からインスピレーションを得て、脊髄で同様の再生の可能性がある細胞を探した。

宿主遺伝子の発現を阻害するウイルスタンパク質（Nsp1）を標的としたCOVID-19治療アプローチの可能性

Nsp1と呼ばれるコロナウイルスタンパク質が遺伝子の活性をどのように抑制し、ウイルス複製を促進するかを特定する研究は、新しい COVID-19 治療への希望をもたらすものだ。 パンデミックが始まって以来、科学者らは、 COVID-19 の原因となるコロナウイルスであるSARS-CoV-2を理解するために果てしなく取り組んできた。ワクチンの登場にもかかわらず、ウイルスはまだ蔓延しており、代替療法を開発する必要がある。 テキサス大学医学部サウスウェスタンメディカルスクール（UTSW）の研究者らは、SARS-CoV-2がどのように細胞に感染し、体の自然な免疫系を避けながら増殖するのかを研究することで、これを達成したいと考えている。

エクソソームベースの尿検査がヒト腎移植拒絶の非侵襲的早期診断を提供する可能性

最大6年をかけて腎臓移植を待った患者は、移植を受けたとしても、最大20パーセントの患者が拒絶反応を経験する。移植片拒絶反応は、レシピエントの免疫細胞が新たに受け取った腎臓を外来臓器として認識し、ドナーの抗原を受け入れることを拒否した場合に発生する。腎臓拒絶反応を検査するための現在の方法には、侵襲的な生検手順が含まれ、患者は数日間入院させられる。Exosome Diagnostics社とブリガムアンドウィメンズ病院による研究では、尿サンプルからの エクソソーム （mRNAを含む可能性のある小さな小胞）を使用して移植拒絶反応をテストする新しい非侵襲的方法が提案された。彼らの調査結果は、2021年3月2日にJournal of the American Society of Nephrologyのオンラインで公開された。

『光ピンセット』の進歩は生物医学研究を後押しするかもしれない

スターウォーズのジェダイが「フォース」を使って遠くから物体を制御するのと同じように、科学者は光または「オプティカルフォース」を使って非常に小さな粒子を動かすことができる。 「光ピンセット」として知られるこの画期的なレーザー技術の発明者は、2018年のノーベル物理学賞を受賞した。 光ピンセットは、金原子などのナノ粒子を組み立てて操作するために、生物学、医学、および材料科学で使用される。 ただし、この技術は、トラップされた粒子と周囲の環境の屈折特性の違いに依存している。現在、科学者らは、背景環境と同じ屈折特性を持つ粒子を操作して、根本的な技術的課題を克服できる新しい技術を発見した。

プロテオミクス解析で攻撃的なヒトの癌の潜在的な創薬ターゲットを特定

ベイラー医科大学の研究者らは、攻撃的なヒトの癌からのプロテオミクス、またはすべてのタンパク質データの分析が、潜在的な新しい治療標的を特定するための有用なアプローチであることを示した。 2021年2月24日にOncogeneのオンラインで公開された論文で、研究した7つの癌タイプのそれぞれに対する侵攻性疾患の臨床的測定における発見を報告した。いくつかのシグネチャは、異なるタイプの癌の間で共有され、代謝が変化した細胞経路が含まれていた。 重要なことに、この実験結果は、それらのプロテオミクス解析アプローチが潜在的な治療標的を特定するための貴重な戦略であるという概念実証を提供した。このOncogeneの論文は、「質量分析に基づくグレードとステージのプロテオミクス相関により、攻撃的なヒトの癌に関連する経路とキナーゼが明らかに（Mass-Spectrometry-Based Proteomic Correlates of Grade and Stage Reveal Pathways and Kinases Associated With Aggressive Human Cancers.）」と題されている。「この研究には2つの注目すべき側面がある。1つは、攻撃的な形態の癌に関連して発現したタンパク質を探し、癌のプロテオミクスの状況を調査したことだ」と、共同執筆者でベイラー医科大学のダンL.ダンカン総合癌センターの医学および癌バイオインフォマティクスの共同ディレクターであるChad Creighton博士（写真）は述べた。 「我々は、臨床プロテオミクス腫瘍分析コンソーシアム（the Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium: CPTAC）によって提供された7つの異なる癌タイプ（乳房、結腸、肺、腎臓、卵巣、子宮、および小児神経膠腫）を含む約800の腫瘍からの数万のタンパク質を含むタンパク質データを分析した。」CPTACデータセットの計算分析により、攻撃的な形態の癌に関連するプロテオミクスシグネチャが特定された。 これらの特徴は、攻撃的な癌の行動を引き起こしている可能性があり、新しい治療標的を表す可能性のある細胞経路の変化を示している。 それぞれの癌の種類は、その攻撃的な形態に特有のプロテオミクスの特徴を示した。 興味深いことに、いくつかのシグネチャはさまざまな種類の癌に共通していた。

アルツハイマー病をアミロイド斑形成に関与する重要な酵素を阻害するのではなく調節することによって予防できる可能性が動物モデルで実証された。

アミロイド斑は、アルツハイマー病の病理学的特徴であり、誤って折りたたまれたタンパク質の塊が脳に蓄積し、ニューロンを破壊して殺し、広範な神経障害の特徴である進行性の認知障害を引き起こす。2021年3月2日にJournal of Experimental Medicine（JEM）にオンラインで公開された新研究は、 カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部、マサチューセッツ総合病院などの研究者によって、老人斑の形成に関与する重要な酵素を阻害するのではなく、調節することによってアルツハイマー病を予防できる新薬を特定したというものだ。このオープンアクセスの論文は、「アルツハイマー病予防のための強力なγ-セクレターゼモジュレーターの前臨床検証（Preclinical Validation of a Potent γ-Secretase Modulator for Alzheimer’s Disease Prevention.）」と題されている。げっ歯類とサルを使用した研究で、研究者らは、この薬が安全で効果的であることがわかったと報告し、ヒトでの可能な臨床試験への道を開いた。「アルツハイマー病は非常に複雑で多面的な状態であり、これまでのところ、予防はもちろんのこと、効果的な治療に挑戦してきた」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部神経科学科教授のSteven L. Wagner博士は述べている 。「我々の調査結果は、アルツハイマー病の重要な要素の1つを防ぐ可能性のある潜在的な治療法を示唆している。」

マウスモデルにおけるALSニューロン損傷が新化合物で逆転

ノースウェスタン大学の研究者は、ALS（筋萎縮性側索硬化症・ルーゲーリック病としても知られる）の主要な原因である上位運動ニューロンの進行中の変性を排除する最初の化合物を特定した。これは、その犠牲者に麻痺を引き起こす迅速で致命的な神経変性疾患だ。ALSに加えて、上位運動ニューロン変性は、遺伝性痙性対麻痺（HSP）や原発性側索硬化症（PLS）などの他の運動ニューロン疾患も引き起こす。ALSでは、脳の運動開始神経細胞（上位運動ニューロン）と脊髄の筋肉制御神経細胞（下位運動ニューロン）が死ぬ。 この病気は急速に進行して麻痺と死をもたらす。 これまでのところ、ALSの脳成分に対する薬や治療法はなく、HSPまたはPLS患者に対する薬もない。「上位運動ニューロンは運動の開始と調節に関与し、それらの変性はALSの初期のイベントだが、これまでのところ、健康を改善するための治療オプションはなかった」とノースウエスタン大学ファインバーグ医学部の神経学准教授であるHande Ozdinler 博士は述べている。「我々は、病気になった上位運動ニューロンの健康を改善する最初の化合物を特定した。」この研究は、2021年2月23日にClinical and Translational Medicineのオンラインで公開された。 このオープンアクセスの論文は「ミトコンドリアとERの安定性の改善が、mSOD1の毒性とTDP-43の病理によって発生する上位運動ニューロンの変性を排除するのに役立つ（Improving Mitochondria and ER Stability Helps Eliminate Upper Motor Neuron Degeneration That Occurs Due to mSOD1 toxicity and TDP‐43 Pathology）」と題されている 。 ノースウェスタン大学化学のOzdinler 博士は、この研究の著者のRichard B. Silverman 博士、Patrick G. Ryan/Aon 教授と共同で研究を行った。

ALSの進行を遅らせるシナプス内の強力な自己修正メカニズムを特定

アルツハイマー病や筋萎縮性側索硬化症（ALS）（ルーゲーリック病とも呼ばれる）などの神経変性疾患の一般的な特徴は、脳と脊髄全体にわたるシナプス（脳細胞間のコミュニケーションの解剖学的部位）の進行性の損失だ。通常、シナプス損失は、記憶喪失や麻痺などの疾患の症状が出現する前に蔓延する。 脳機能が深刻に低下し始める前に広範なシナプス損失が存在する必要があるという事実は、神経系が深い機能的予備力を維持し、損傷が転換点を通過して脳の回復力が低下し始めるまで、すべてが正常に機能し続けることを示唆している。

ALS（ルーゲーリック病）の治療法として、実験的な2剤併用療法の成果がNEJMで発表された

最近発表された結果によると、Sean M. Healey＆AMG Center for ALS for Massachusetts General Hospital（MGH）およびAmylyx Pharmaceuticals Inc.（薬剤を製造した会社）による臨床試験の結果、実験的に組み合わせた薬で筋萎縮性側索硬化症（ALS）またはルーゲーリック病（37歳でALSで亡くなった野球選手（写真）にちなんで名付けられた）と呼ばれる神経変性疾患の進行を遅らせることができたという。ニューイングランドジャーナルオブメディシンの2020年9月3日号で報告されたこの調査結果は、治療法が知られておらず、動き、話し、食べ、さらには呼吸する個人の能力を徐々に妨げる致命的な状態のALS患者の治療がいつか可能になることを期待している。 AMX0035と呼ばれる経口薬は、フェニル酪酸ナトリウムとタウルソジオールの2つの薬の組み合わせで、それぞれ神経細胞死を防ぐために重要な、異なる細胞成分を標的としている。AMX0035は、ALSおよびその他の神経変性疾患における小胞体およびミトコンドリア依存性の神経変性経路を標的としている。 このNEJMの論文は「フェニル酪酸ナトリウムの試験-筋萎縮性側索硬化症に対するタウルソジオール（Trial of Sodium Phenylbutyrate–Taurursodiol for Amyotrophic Lateral Sclerosis）」と題されており、「ALSとの戦いにおける漸進的利益（Incremental Gains in the Battle Against ALS）」と題された関連記事が付いている。

オマキザルのゲノム解析で長寿と大きな脳の進化の手がかりが明らかに。

国際研究チームは、オマキザルのゲノムを初めて配列決定し、これらの動物の長寿と大きな脳の進化についての新しい遺伝的手がかりを明らかにした。2021年2月16日にPNASのオンラインで公開されたこの仕事は、カナダのカルガリー大学の研究者が主導し、リバプール大学の研究者も参加した。 このオープンアクセスの論文は、「fecalFACSで明らかにされたオマキザルの生態学的柔軟性、大きな脳、および長命のゲノミクス（The Genomics of Ecological Flexibility, Large Brains, and Long Lives in Capuchin Monkeys Revealed with fecalFACS.）」と題されている。「オマキザルはサルの中で相対的な脳のサイズが最も大きく、体のサイズが小さいにもかかわらず50歳を超えて生きることができるが、その遺伝的基盤はこれまで未踏のままだった。」と、リバプール大学で老化研究を行う共著者のJoao Pedro DeMagalhaes教授は説明した。研究者らは、これらの特性の進化を探求するために、白い顔をしたオマキザル（Cebus imitator）のリファレンスゲノムアセンブリを開発し、注釈を付けた。 科学者らは、多種多様な哺乳類にまたがる比較ゲノミクスアプローチを通じて、長寿と脳の発達に関連する進化的選択の下にある遺伝子を特定した。「両方の形質の根底にある遺伝子にポジティブセレクションのサインが見つかった。これは、そのような形質がどのように進化するかをよりよく理解するのに役立つ。さらに、熱帯雨林と 季節的乾林のオマキザルの集団を調べることにより、干ばつと季節の環境への遺伝的適応の証拠を見つけた。」とオマキザルの行動と遺伝学を約20年間研究しているカルガリー大学のAmanda Melin 博士は語った。

ネアンデルタール人から受け継いだ遺伝的変異がCOVID-19の重症化リスクを約20％減少させていた

COVID-19 を引き起こすウイルスであるSARS-CoV-2は、感染後にさまざまな方法で人々に影響を与える。 軽度の症状しか見られない、またはまったく症状が見られない人もいれば、入院を必要とするほどになり、呼吸不全を発症して死亡する人もいる。沖縄科学技術大学院大学（OIST）とドイツのマックスプランク進化生物学研究所の研究者らは、COVID-19で深刻な病気になるリスクを約20％減らす、ネアンデルタール人から受け継がれた遺伝子グループを発見した。「もちろん、高齢や糖尿病などの基礎疾患などの他の要因は、感染した個人の病気に大きな影響を及ぼす」と、OISTでヒト進化ゲノミクスユニットを率いるSvante Pääbo教授は述べている。「しかし、遺伝的要因も重要な役割を果たしており、これらのいくつかはネアンデルタール人から現代人に渡されたものだ。」昨年、Pääbo教授と彼の同僚であるHugo Zeberg教授は、Natureで、これまでに特定されたウイルスに感染したときに重度のCOVID-19を発症するリスクを2倍にする最大の遺伝的危険因子はネアンデルタール人から受け継がれたことを報告していた。彼らの最新の研究は、重度のCOVID-19を発症した2,244人のゲノム配列を収集した英国のGenetics of Mortality in Critical Care（GenOMICC）コンソーシアムから昨年12月に発表された新しい研究に基づいている。 この英国の研究は、個人がウイルスにどのように反応するかに影響を与える4つの染色体上の追加の遺伝子領域を特定した。2021年2月16日にPNAS のオンラインで公開された研究で、Pääbo教授とZeberg教授は、新たに特定された領域の1つが変異体を持っていることを示している。これは、3人のネアンデルタール人（クロアチアの約50,000年前のネアンデルタール人と南シベリアの約70,000年前と約12万年前の2人のネアンデルタール人）に見られるものとほぼ同じだ。 このオープンアクセスのPNASの論文は、「深刻なCOVID-19に対し保護するゲノム領域はネアンデルタール人から受け継がれている（A Genomic Region Associated with Protection Against Severe COVID-19 Is Inherited from Neandertals.）」と題されている。驚いたことに、この遺伝的要因は最初に発見された遺伝的要因とは反対の方向でCOVID-19の結果に影響を与え、重度のCOVID-19を発症するリスクを高めるのではなく保護をもたらす。 この変異体は染色体12に位置し、感染後に個人が集中治療を必要とするリスクを約22％低減する。「ネアンデルタール人が約40,000年前に絶滅したにもかかわらず、その免疫システムが今日でも我々にプラスとマイナスの両方の影響を与えていることは非常に驚くべきことだ」とPääbo教授は述べている。この変異体がCOVID-19の結果にどのように影響するかを理解するために、研究チームは染色体12の変異体の領域にある遺伝子を詳しく調べた。彼らはこの領域の3つの遺伝子がOASと呼ばれ、ウイルスに感染すると生成される感染した細胞のウイルスゲノムを分解する他の酵素を活性化する酵素をコードしていることを発見した。「ネアンデルタール人の変異体によってコードされる酵素はより効率的であり、SARS-CoV-2感染への深刻な結果の可能性を減らすようだ」とPääbo教授は説明した。彼らはまた、新たに発見されたネアンデルタール人のような遺伝的変異が、約60,000年前に現代人になってからの頻度がどのように変化したかを研究した。これを行うために、彼らはさまざまな年齢の何千ものヒトの骨格から、さまざまな研究グループによって取得されたゲノム情報を使用した。彼らは、変種が最後の氷河期の後に頻度が増加し、その後、過去千年の間に再び頻度が増加したことを発見した。 その結果、今日ではアフリカ国外に住む人の約半数、日本人の約30％に起こっているという。 これとは対照的に、以前、ネアンデルタール人から受け継いだとされる主要なリスク変異が日本人にはほとんど存在しないことを発見した。「この保護的なネアンデルタール人の変種の頻度の上昇は、過去にも、おそらくRNAウイルスによって引き起こされた他の病気の発生時に有益であった可能性があることを示唆している」とPääbo教授は述べている。(Image Credit: Bjorn Oberg, Karolinska Institute)