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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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通りを歩くとき、私たちは自分がどの方向に向かっているか内部的な感覚を持っています。これは、街の信号や物理的なランドマークを見ることから得られるものであり、またどこに行きたいかの感覚も持っています。しかし、脳はこれらの方向性をどのように調整し、どちらに曲がるべきかを教えてくれる計算をどのようにしているのでしょうか？ 現在、新たな研究が、動物の脳がそれを正しい方向に導くプロセスを、ショウジョウバエを用いて解明しました。この研究は、ショウジョウバエが現在向いている方向を示すニューロンが、ショウジョウバエが向かいたいと願う方向を示すニューロンと協力して、動物をガイドする回路を形成する方法を示しています。 このオープンアクセス論文は、2024年2月7日にNatureに掲載され、「Converting an Allocentric Goal into an Egocentric Steering Signal（外在中心の目標を自我中心の操縦信号に変換する）」と題されています。 「基本的な問いは、脳がどのようにしてナビゲーションを可能にするかです。この研究では、目標方向の信号を提供するニューロンと、これらの信号を使用して操縦を指示する脳回路を記述しています。」と、ロックフェラー大学のギャビー・マイモン博士（Gaby Maimon, PhD）は言います。 ナビゲーショナルゴール ショウジョウバエが世界でどのように向きを定めているかを示すニューロン（「コンパス」ニューロンと呼ばれる）は、2015年に初めて発見されました。 数年後、マイモン研究室と他の研究者による研究は、コンパスニューロンが機能不全のショウジョウバエは、任意の目標方向に沿って直線的にナビゲートすることができないことを示しました。 その発見に基づき、マイモン研究室の学生であり、Nature誌の論文の主執筆者であ

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ルチアーノ・マラフィーニ博士（Luciano Marraffini, PhD）は、細菌におけるCRISPR-Casシステムの研究の先駆者であり、ゲノム編集のためのその潜在的な利用可能性についての研究で知られています。彼は2024年のバイルケック生命科学賞を受賞しました。この栄誉は毎年、生物医学研究において顕著な影響を与え、医学および人間の健康への重要な貢献をした移民科学者を表彰します。マラフィーニ博士は、アルゼンチンのロサリオで生まれ、ロサリオ大学で学んだ後、シカゴ大学で博士号を取得し、ノースウェスタン大学でポスドク研究を行うために米国に移りました。2010年には、ロックフェラー大学に招聘され、現在はカイデン家教授および細菌学研究室の責任者を務めています。 マラフィーニ博士は長年にわたり、細菌がウイルスの侵入者に対抗するためにCRISPR-Casシステムがどのように機能するかの分子メカニズムを明らかにしてきました。 エリック・ソンタイマー博士（Erik Sontheimer, PhD）との共同研究において、CRISPR-CasがRNAではなく、以前考えられていたようにウイルスDNAを標的にし破壊することを示しました。彼らの2008年の画期的な論文は、その結果、CRISPRがゲノム編集のためのより広範なツールになる可能性があることを示しました。 ブロード研究所のフェン・チャン博士（Feng Zhang, PhD）の研究室との共同研究において、マラフィーニ博士はオリジナルのin vivo CRISPR-Casゲノム編集プロジェクトを実施し、さまざまな細胞タイプにわたるその効果を示しました。 現在、CRISPR-Casは、幅広い疾患の予防および治療に大きな可能性を持つ、広く利用されているバイオテクノロジーツールです。今年、FDAは鎌状赤血球貧血およびベータサラセミアの

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ペンシルベニア州立大学の研究者らは、600万ドル近い新たなNIH助成金により、ジカウイルスがどのように複製され、胎盤を通過して胎児に感染するかを調査します。2015年にブラジルで発生したジカウイルスの流行は、豪雨シーズンとそれに続くウイルスの宿主である蚊の急増によって引き起こされ、何千もの赤ちゃんが重度の先天性欠損症をもって生まれる原因となりました。ジカウイルスは、ウエストナイル、デング熱、黄熱病ウイルスを含むフラビウイルスの中で唯一、感染した母親から未生まれの子どもに伝播する能力を持つという点でユニークです。 ジカウイルスの成分はウイルス複製中にどのように組み立てられ、ウイルスはどのようにして母親から胎児に移行するのでしょうか？ペンシルバニア州立大学のバイオケミストリーおよび分子生物学のアシスタントプロフェッサーであるジョイス・ホセ博士（Joyce Jose, PhD）と彼女の同僚たちは、合計約600万ドルに及ぶ米国国立アレルギー・感染症研究所からの2件の新しい助成金を用いてこれらの疑問に答えることを目指しています。 「ジカウイルスの人間への感染は2015年の壊滅的な流行以降減少していますが、将来的な流行の脅威は残っています。気候変動により、ジカウイルスを宿している蚊が北方へとその範囲を拡大する可能性があり、これによってアメリカ合衆国を含む更に多くの人々が大きなリスクにさらされることになるかもしれません。ワクチンや抗ウイルス療法が現在存在しないため、予防対策の開発に役立てるためにウイルスを研究することが重要です。」とホセ博士は述べています。 ホセ博士と彼女の同僚たちは最近、ジカウイルスに感染した母体細胞が、母体内の未感染細胞や母体から胎児へと伸びるトンネル状ナノチューブと呼ばれる接続を作り出すことを発見したと説明しました。その研究の結果は現在査読中で、プレプリント形

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マクロファージは、体の中で最も重要な存在の一つです。ギリシャ語で「大きな食べ物」という意味を持つこの免疫細胞は、微生物やがん細胞からほこりや残骸に至るまで、問題のある要素を摂取して消化します。マクロファージは、特に肺で重要な役割を果たし、そこでは細菌感染と戦うだけでなく、健康的な機能に不可欠ながらも制御されない場合は粘着性の蓄積物を作る可能性のある、タンパク質と脂質が豊富な層であるサーファクタントの肺からの除去も行います。最近の研究で、ロックフェラー大学と他の機関の研究者らは、これらの細胞の機能不全を引き起こす、これまで文書化されたことのない遺伝的障害を発見しました。 研究者らは、選ばれた病気の子供たちの間に予期せぬつながりを見つけることによって、この発見をしました。これらの9人の子供たちは、生涯にわたって、肺胞蛋白症（PAP）、進行性多発性肺疾患、頻繁な細菌およびウイルス感染症と戦い、しばしば嚢胞性の肺に苦しんで息をすることがありました。 しかし、ゲノムデータが明らかにしたところ、子供たちはもう一つの共通点を共有していました：肺胞マクロファージを活動に呼び出すはずの化学受容体の欠如です。この欠けている受容体、CCR2（C-Cケモカイン受容体2）が疾患に関連しているのは、今回が初めてです。 ロックフェラーのジャン＝ローラン・カサノバ博士（Jean-Laurent Casanova, MD, PhD）とイマジン研究所のアンナ＝レーナ・ネーハス博士（Anna-Lena Neehus, PhD）は、2023年12月28日にCell誌に彼らの結果を発表しました。オープンアクセスの論文は「Human Inherited CCR2 Deficiency Underlies Progressive Polycystic Lung Disease（ヒト遺伝性CCR2欠損が進行性多発性

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褐色脂肪細胞は、エネルギーを使用して熱を生産することができる特殊な細胞です。この特性により、肥満や2型糖尿病のような疾患の治療に有効なツールとして注目されています。しかし最近まで、褐色脂肪細胞組織（BAT）が前駆細胞からどのように発達するかの理解が限られていたため、この治療的潜在能力は制約されていました。 ブリガム・アンド・ウィメンズ病院の研究者らがリードする研究チームは、マウスにおける褐色脂肪細胞形成に至る一連の細胞シグナリングの手がかりを特定しました。次に、これらの手がかりを使用して、体外で効率的にヒトの褐色脂肪細胞を生産するプロトコルを開発しました。 研究者らは、胚性マウスにおける異なるタイプの組織の出現に関連するシグナルを特徴づけるために、シングルセルRNAシークエンシングに機械学習ツールを適用しました。この分析により、GATA6と呼ばれる転写因子の高い発現を示す、BAT形成に先行する一時的な発達段階が明らかになりました。チームは、ヒトのBAT前駆細胞でも同様の発現パターンを確認しました。 ヒト多能性幹細胞（hPSCs）にこれらのシグナルの順序を再現することで、それらを褐色脂肪細胞に変換しました。さらに、研究者らはこれらの細胞が機能的であることを示しました。体内の自然な条件を模倣する刺激にさらされたとき、それらは代謝を増加させて熱を生産することに反応しました。この研究は、体外でのヒトの褐色脂肪細胞の信頼性のある生産のためのモデルを提供します。 「褐色脂肪細胞を追加で移植することで、糖尿病や肥満が改善されることを示す前臨床モデルの研究が増えています」と、ブリガム病院の病理学部門およびハーバード幹細胞研究所（HSCI）の主要教員であるオリビエ・プールキエ博士（Olivier Pourquié, PhD）は述べています。「私たちの研究は、心血管代謝疾患の治療に

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ケースウェスタンリザーブ大学医学部の研究者らと共同研究者たちは、変異した際に筋萎縮性側索硬化症（ALS）（ルー・ゲーリッグ病）と前頭側頭型認知症（FTD）という二つの衰弱性脳疾患の一般的な原因となる遺伝子を発見しました。この研究では、この変異遺伝子C9ORF72によって生成されるタンパク質が、強力な炎症分子であるインターロイキン17A（IL-17A）の生成を調節することにより、免疫系に影響を与えることがわかりました。ALSは中枢神経系のニューロンの喪失により進行性の麻痺を引き起こす神経変性疾患です。ALS患者は、筋肉機能が衰えるにつれて悪化する脳の自己免疫疾患と炎症をしばしば有しています。 アーロン・バーバリー博士（Aaron Burberry, PhD）は、医学部病理学科の助教授であり、この研究の主任研究員です。約10%のALS患者に影響を与えるC9ORF72変異を持つマウスモデルで、IL-17A遺伝子をブロックすると脳の炎症が減少し、運動能力が向上することを発見しました。 バーバリー博士と彼の研究チームはまた、腸内に存在する別の分子（CD80）が、脳内のIL-17Aの上昇に応答して炎症を引き起こすことに寄与することを発見しました。彼らの研究は2024年1月31日にScience Translational Medicineに掲載されました。 「私たちの研究は、IL-17AのブロックがALS患者の病気の進行を遅らせるために、またはALSが発症することを完全に止めるために、迅速に再利用される可能性があることを示しています」とバーバリー博士は述べています。 既にアメリカ食品医薬品局によって自己免疫疾患の治療、例えば乾癬や関節リウマチの治療のために承認されているIL-17Aをブロックする治療法は、ALS患者が病気の進行を止める、あるいは逆転させるのを助けるかもしれま

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トロント動物園のコモドドラゴンのキラットが2024年2月に亡くなりました。彼の種（バラヌス・コモドエンシス）の他のメンバーと同様に、コモドドラゴンと呼ばれるにふさわしい存在でした。その印象的なサイズと、あなたを見つめ、あなたの一挙手一投足を追跡する様子は、獰猛な獣脚類恐竜のような頂点捕食者であることを実感させました。ですから、彼の飼育施設を見回すと、恐竜時代の獣脚類恐竜を探しているときによく見つかる、地面に輝く落ち歯があるのを見つけるのも驚くことではありません。この現象は、この魅力的な捕食者の歯と食事行動を研究するきっかけとなりました。 トロント動物園チームは親切にも多くの落ち歯を集め、研究を行うことを許可しました。またロイヤルオンタリオ博物館の骨格コレクションの頭蓋骨の利用も許可しました。 以前の研究ではコモドドラゴンのユニークな食事行動に焦点を当てていましたが、そのユニークな歯の形態、発達、そして交換については関連付けていませんでした。したがって、私たちは成体と幼体の歯と顎を組織学的分析とCTスキャンの組み合わせで調査しました。 大人のコモドの歯は驚くほど獣脚類恐竜の歯に似ており、大人の強く反り返った歯は歯髄芯によって強化された鋸歯状の切断縁を持っていることがわかりました。 「この発見には非常に興奮しました。なぜなら、コモドは絶滅した獣脚類恐竜の生活史と食性戦略の研究にとって理想的な生きたモデル生物となるからです」と、PLoS Oneに掲載された論文の筆頭著者であるティー・マホ博士課程学生（Tea Maho, PhD）は言いました。シニア著者はロバート・レイズ博士（Robert Reisz, PhD）です。オープンアクセス論文のタイトルは「Exceptionally Rapid Tooth Development and Ontogenetic Change

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時には「ノー」という回答が、別の面で「イエス」を見つけるきっかけとなります。それは、ジョージア医科大学オーガスタ大学の生化学および分子生物学部門の教授であり、長年にわたって乳がんの研究に従事してきたアリ・アルバブ博士（Ali Arbab, MD）にも当てはまるケースです。乳がん治療のために提案した方法が補助金を得られなかった際、アルバブ博士は他の病気に焦点を移し、その方法を脳卒中の患者を助けるためにカスタマイズできることを発見しました。その結果、アルバブ博士は国立衛生研究所（NIH）の一部である国立神経障害および脳卒中研究所（NINDS）から423,500ドルの補助金を受け取ることになりました。 アルバブ博士は次のように述べています。「私はキャリアの大部分を乳がんの研究に費やしてきましたが、がん治療のためのこの新技術を開発したとき、それが他の疾患の治療にも使用できることを知っていました。その知識を活かし、この技術がどのようにして脳卒中の患者を治療するために使用できるかに焦点を当て直し、この補助金を確保することができました。」 アルバブ博士と彼のチームの研究者のサワイズ・カシフ氏（Sawaiz Kashif）と大学院研究アシスタントのマヒリマ・パービン氏（Mahrima Parvin）らは、特定の細胞を標的とし、治療ペイロードを搭載できる非腫瘍性HEK293細胞を使用してエンジニアリングされたエクソソームを作製するDNA技術プラットフォームを開発しました。 アルバブ博士は、狂犬病ウイルス由来の特定の細胞標的化ペプチド、特にニューロン特異的狂犬病ウイルスグリコプロテイン（RVG）およびニューログロビン（Ngb）を使用しています。Ngbは、虚血性脳卒中後の低酸素/虚血および酸化ストレス関連の侮辱からニューロンを保護する治療プローブ/ペイロードです。 しかし、乗り越える

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レトロウイルスは、その遺伝子を宿主細胞のゲノムに組み込むことで増殖するウイルスです。感染した細胞が生殖細胞である場合、レトロウイルスは次世代に「内在性」レトロウイルス（ERV）として受け継がれ、その宿主種のゲノムの一部として広がることができます。脊椎動物では、ERVは普遍的に存在し、時には宿主ゲノムの10パーセントを占めることもあります。しかし、ほとんどのレトロウイルスの統合は非常に古く、既に劣化しているため不活性であり、その初期の宿主への影響は、数百万年の進化によって最小限に抑えられています。 ドイツのリープニッツ動物園・野生動物研究所（Leibniz-IZW）が率いる研究チームは、ニューギニアの齧歯類である白腹モザイクテールラットにおけるレトロウイルスの最近の症例を発見しました。PNASに掲載された論文では、この新しいウイルス統合のモデルを説明しています。このプロセスに関する観察は、レトロウイルスが宿主のゲノムをどのように書き換えるかについての理解を深めるのに役立ちます。 2024年2月1日に公開されたこの論文は、「A Recent Gibbon Ape Leukemia Virus Germline Integration in a Rodent from New Guinea」（ニューギニアの齧歯類における最近のGibbon ape白血病ウイルスの生殖系統への統合）と題されています。 レトロウイルスは、AIDS（HIV-1）の原因となる病原体など、ライフサイクル中に感染した宿主細胞のゲノムに組み込まれます。これが宿主の生殖細胞（卵細胞や精子を生産する細胞）で起こると、レトロウイルスは実際に宿主自身の遺伝子になることがあります。このプロセスは一般的であり、ほとんどの脊椎動物のゲノムの最大10パーセントが、このような古代の感染の残骸で構成されています。 この

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なぜ女性は自己免疫疾患にかかりやすいのか、その謎を解明する研究結果が発表されました： すべての女性細胞にあるX染色体によって作られる分子が、女性自身の組織に対する抗体を生成する可能性があるとのことです。 2400万人から5000万人のアメリカ人が自己免疫疾患を患っています。そのうちの5人に4人は女性です。関節リウマチ、多発性硬化症、強皮症は、男女比が逆転している自己免疫疾患の例であります。スタンフォード大学の研究者らは、この格差を、生物学的に雌の哺乳類と雄の哺乳類を区別する最も基本的な特徴にまでさかのぼりました。 「私は臨床医として、多くの全身性エリテマトーデスや強皮症の患者を診察します。これらの自己免疫疾患は皮膚に現れるためです。これらの患者の大多数は女性です。」とハワード・ヒューズ医学研究所の皮膚科および遺伝学教授のハワード・チャン博士（Howard Chang, MD, PhD）は述べています。 チャン博士は、この研究の主要著者であるスタンフォード基礎生命研究科学者のダイアナ・ドゥー博士（Diana Dou, PhD）と共に、2024年2月1日に「Cell」誌に掲載された研究を主導しました。このオープンアクセス論文は「Xist Ribonucleoproteins Promote Female Sex-Biased Autoimmunity.（Xistリボ核タンパク質は女性性バイアスの自己免疫性を促進する）」と題されています。 第二のX染色体の沈黙  女性は良いものを持ちすぎている：それはX染色体と呼ばれます。 哺乳類界では、生物学的性別は、すべての雌細胞に2本のX染色体が存在するかどうかで決まります。雄の細胞にはX染色体が1本だけ存在し、Y染色体と呼ばれるもっと短い染色体と対になっています。 Y染色体は活動的な遺伝子をほんの一握りしか含んでいま

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地球上の生き物は24時間周期で動いていますが、ある甲虫は自然界の他の生物と同期していません。新しい研究では、独自の48時間周期を持つ甲虫に注目しています。2023年1月18日にCurrent Biologyに掲載されたこのオープンアクセス論文は「Circabidian Rhythm of Sex Pheromone Reception in a Scarab Beetle（スカラベ甲虫における性フェロモン受信のサーカビディアンリズム）」と題されています。 大きな黒いチャファー甲虫、Holotrichia parallelaは、アジアの農業害虫です。雌甲虫は隔夜、土から出てきて宿主植物を登り、雄を引き寄せるフェロモンを放出します。 雌甲虫の交尾行動は、48時間、または概日リズムの制御下にあり、その理由は不明のままです。カリフォルニア大学デービス校の分子・細胞生物学教授であるウォルター・リアル博士（Walter Leal, PhD）と、中国農業科学院北京のジャオ・イン博士（Jiao Yin, PhD）が率いるチームは、雄甲虫が雌を嗅ぎ分ける能力も48時間周期であるかどうかを知りたがっていました。 リアル博士のラボは、昆虫の化学感覚を研究しています。蛾から蚊までの多くの昆虫は、配偶者を引き寄せるために匂いを使います。昆虫は、空中を漂う特定の化学物質に反応する特殊な受容体を含む触角で「匂い」を嗅ぎます。   フェロモンに従う チームの最初のステップは、雌のフェロモンに反応する受容体の遺伝子を大型黒チャファーで特定することでした。このフェロモンはL-アイソロイシンメチルエステル、またはLIMEという名前が付けられています。 研究者たちは当初、14の候補遺伝子をクローニングしました。一連の実験により、彼らはHparOR14遺伝子を性フェロモン受容体として特定しました。

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リキッドバイオプシーの進歩により、血液サンプル中の循環腫瘍DNAの検出が容易になり、がんの早期診断や治療の指針となる可能性があります。がん患者の血流中に一時的に循環し、すぐに分解される死んだ細胞からのDNA、つまり腫瘍DNAを捉え出すことができる血液検査を開発した企業があります。しかし、常に循環している腫瘍DNAの量は非常に少なく、この微小なシグナルを検出するのに十分な感度を持つテストを開発することは困難でした。 MITとハーバード大学のブロード研究所の研究チームは、血流中の腫瘍DNAのクリアランスを一時的に遅らせることで、そのシグナルを大幅に増幅する方法を考案しました。研究者たちは、体が血流中の腫瘍DNAを除去する能力に一時的に干渉することができる「プライミングエージェント」と呼ばれる2種類の注射可能な分子を開発しました。マウスを用いた研究では、これらのエージェントがDNAレベルを十分に高め、早期の肺転移が検出可能な割合を10％未満から75％以上に跳ね上げることを示しました。 このアプローチにより、がんの早期診断だけでなく、治療をガイドするために使用できる腫瘍変異のより敏感な検出、およびがん再発の改善された検出が可能になるかもしれません。 サンギータ・バティア博士（Sangeeta Bhatia, MD, PhD）は、「血液採取の1時間前にこれらのエージェントのいずれかを投与することで、以前は見えなかったものが見えるようになります。これは、液体生検を行っている全員に、これまで以上に多くの分子を提供できることを意味します」と述べています。 バティア博士は、新しい研究の共同上級著者の一人であり、MITのジョン・アンド・ドロシー・ウィルソン健康科学技術教授および電気工学コンピュータ科学教授、MITのコッホ統合がん研究所および医学工学科学研究所のメンバーです。 バテ

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1975年から2019年の間に乳がんによる死亡率が58％減少したことが、スタンフォード大学医学部の臨床医および生物医学データ科学者が主導する新たな多施設研究により明らかになりました。この減少のほぼ3分の1（29％）は、体の他の部位に広がったメタスタティック（転移性）乳がん、すなわちステージ4の乳がんや再発性がんの治療の進歩によるものです。これらの進行がんは治癒不可能と見なされているものの、メタスタティックがんを患う女性はこれまで以上に長生きしています。この分析により、がん研究者は将来の努力と資源をどこに集中させるべきかを評価するのに役立ちます。 「乳がんによる死亡が過去数十年間減少していることはわかっていましたが、どの介入が最も成功しているのか、またその程度を定量化することは困難であるいは不可能でした」と、スタンフォード大学医学部の医学部助教授であるジェニファー・キャスウェル＝ジン博士（Jennifer Caswell-Jin, MD）は述べています。「この種の研究により、どの取り組みが最も影響を与えているか、そしてどこで改善が必要かを見ることができます。」 キャスウェル＝ジン博士と元研究アシスタントのリヤン・サン（Liyang Sun）は、2024年1月16日にJournal of the American Medical Association (JAMA)に発表されたこの研究の共同第一著者です。生物医学データ科学の教授兼学部長であるシルヴィア・プレヴリティス博士（Sylvia Plevritis, PhD）と、医学および疫学・人口健康学の教授であるアリソン・クリアン博士（MD, MSc）が共同上級著者です。論文の題名は「Analysis of Breast Cancer Mortality in the US—1975 to 2019」です。 この研究は、CIS

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細胞核は、重要な細胞内プロセスの制御センターと見なされていますが、その物質的性質は科学者たちを引き続き悩ませています。オーストリアのウィーン医科大学の科学者が率いる国際研究チームは、この制御センターの内部における機械的特性を以前には得られなかった視点から捉える新技術を開発しました。初めて、生きている細胞内で、細胞機能にとって重要と思われるその特異な動的構造特性を時間を追って視覚化することに成功しました。 この研究結果は、2024年1月18日にNature Photonicsに掲載され、生命の基本プロセスのより良い理解に貢献することができます。この論文のタイトルは「Brillouin Light Scattering Anisotropy Microscopy for Imaging the Viscoelastic Anisotropy in Living Cells（生きた細胞内の粘弾性異方性イメージングのためのブリルアン光散乱異方性顕微鏡）」です。 研究者らは長い間、細胞核の機械的特性に関心を持っていました。これらが適切に調節されなければ細胞が正常に機能しないこと、そしてこれらが様々な疾患の過程で変化することが知られています。また、細胞核が液体と固体の両方として振る舞うことができるにもかかわらず、これらの性質が細胞分裂時の核内の再編成や、核の異なる領域のプロセスを迅速かつ非常に効果的に同期させるような重要なプロセスにどのようにつながるかは不明です。 高度に動的な構造を視覚化 ウィーン医科大学の解剖学および細胞生物学センター（ウィーン医科大学のメディカルイメージングクラスターの一部）のカリーム・エルサヤード博士（Kareem Elsayad, PhD）が率いる研究チームは、これらのような疑問に近づくことができました。科学者たちは、時間を追って生きている細胞内の

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カロリンスカ研究所（KI）の研究者たちは、DNAオリガミと呼ばれる技術を使用して、重要な細胞受容体がこれまで知られていなかった方法で活性化されることを示しました。この結果は、Notchシグナリング経路の働きと、それがいくつかの深刻な疾患にどのように関与しているかを理解するための新たな道を開きます。 この研究は、2024年1月18日にNature Communications誌に掲載されました。オープンアクセス論文のタイトルは「Soluble and Multivalent Jag1 DNA Origami Nanopatterns Activate Notch Without Pulling Force（溶解性および多価性のJag1 DNAオリガミナノパターンによる、引っ張り力なしでのNotchの活性化）」です。 Notchは、幅広い生物にとって非常に重要な細胞受容体であり、ハエから人間に至るまでの初期胚発生を含む多くの異なるプロセスで重要な役割を果たします。Notchは、体内の異なる細胞タイプへの幹細胞の発達を調節します。このシグナリング経路の欠陥は、がんを含む深刻な疾患を引き起こす可能性があります。 これまでの受容体の機能に関する主流の見解は、隣接する細胞がそれを引っ張ることによって純粋に機械的に活性化されるというものであり、つまり、シグナリングは細胞間の直接的なコミュニケーションの結果としてのみ発生するというものでした。 DNAを建材として しかし、カロリンスカ研究所の研究者たちは現在、Jag1と呼ばれるタンパク質の助けを借りて、Notchの活性化も「オンデマンド」で達成できることを報告しています。研究者たちは、このタンパク質をDNAオリガミと呼ばれる技術によって作成されたDNA構造上に配置しました。この技術は、DNAを建材として使用してナノスケールレベ

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アリの社会行動は長い間、動物界で最も複雑なものの一つとされてきました。最近の研究により、予想外の側面が明らかになりました。それは、アリが互いに抗生物質による創傷ケアを提供しているということです。 アフリカのマタベレアリ（Megaponera analis）は、食餌として唯一シロアリを食べますが、その好戦的な獲物によってしばしば傷つけられます。治療しないと、これらの傷は通常致命的です。しかし、巣の仲間は感染を察知し、彼らのメタプレウラル腺で生産される抗生物質でそれを治療することができます。 この論文は2023年12月29日にNature Communicationsに掲載されました。タイトルは「Targeted Treatment of Injured Nestmates with Antimicrobial Compounds in an Ant Society（アリ社会における傷ついた巣の仲間への抗微生物化合物による標的治療）」です。 マタベレアリはサブサハラアフリカ全域に生息しています。（編集者注：マタベレランドはジンバブエの地域です。）これらのアリは好き嫌いが激しく、シロアリのみを食べます。残念ながら、これらの好まれる獲物は巨大な顎を持ち、巣を積極的に守るため、シロアリ狩りは危険です。探食するマタベレアリの約20％は、一本または二本の足が欠けています。 2018年に発表された論文によると、マタベレアリは傷ついた仲間を巣に運び帰り、その傷を治療すると報告されています。傷は致命的になることがあります。治療されなければ、傷ついたアリの90％が最初の日に死亡します。驚くべきことに、治療により死亡率はわずか22％に低下します。これまで、治療の正確な性質は明らかにされていませんでした。 アリが傷ついた巣の仲間のケアを非常に効果的に行っている理由を調査するために、エリ

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新しい研究によると、妊娠中のアセトアミノフェンの使用増加（特に妊娠の第2期）が、2歳、3歳、4歳の子供たちの注意力と行動の問題のわずかながらも顕著な増加と関連していることが示されました。この研究は、妊娠中のアセトアミノフェンの頻繁な使用が子供の発達問題に関連しているとする証拠が増えていることに新たな情報を加えるものです。 この発見は、2024年1月8日にNeurotoxicology and Teratologyで公開された論文で詳述されています。このオープンアクセスの論文は「The Relationship of Prenatal Acetaminophen Exposure and Attention-Related Behavior in Early Childhood（妊娠中のアセトアミノフェン曝露と幼児期初期の注意関連行動の関係）」と題されています。 この研究は、イリノイ大学（U of I）アーバナ・シャンペーン校におけるIllinois Kids Development Study（IKIDS）の一環であり、環境曝露が子供の発達にどのように影響するかを探求しています。研究では、数百人の子供たちを追跡し、妊娠中の化学物質への曝露データを収集し、2歳、3歳、4歳の時点での行動や特性を介護者に評価してもらいました。 アセトアミノフェンは妊娠中に利用可能な最も安全な鎮痛剤および解熱剤と考えられていますが、以前の研究では、胎児期に薬物に曝露された子供たちに可能性のある様々な否定的な結果が見つかっています。この研究をイリノイ大学で比較生物科学の教授エメリタ、スーザン・シャンツ博士（Susan Schantz, PhD）の指導のもと、大学院生としてリードしたメーガン・ウッドバリー博士（Megan Woodbury, PhD）は述べています。ウッドバリー博士は現在、ボスト

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高糖質の食事は人間にとって悪影響を及ぼし、糖尿病、肥満、さらにはがんを引き起こす可能性があります。しかし、フルーツバット（果物を食べるコウモリ）は、毎日体重の2倍に相当する糖分を含む果物を食べても、生き延び、さらには繁栄しています。現在、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の研究者らは、フルーツバットがこれほど多くの糖分を消費できるように進化したと考えられる方法を発見しました。これは、アメリカに住む3700万人の糖尿病患者にとって、潜在的な意味を持ちます。アメリカ合衆国において、糖尿病は死因の第8位であり、疾病対策センター（CDC）によると、毎年2370億ドルの直接医療費用を負担しています。 この発見は、2024年1月9日にNature Communications誌に公開された「Integrative Single-Cell Characterization of a Frugivorous and an Insectivorous Bat Kidney and Pancreas（フルーツを食べるコウモリと昆虫を食べるコウモリの腎臓と膵臓の一体的な単一細胞特性化）」というタイトルのオープンアクセス記事に記載されています。 「糖尿病では、人間の体はインスリンを生産したり検知したりすることができず、血糖をコントロールすることに問題が生じます。しかし、フルーツバットは、血糖をコントロールする遺伝的システムを持っています。私たちはそのシステムから学び、人々のためのより良いインスリンや糖感知療法を作り出したいと考えています。」と、カリフォルニア大学サンフランシスコ校人間遺伝学研究所の所長であり、この論文の共同上級著者であるナダブ・アヒトゥブ博士（Nadav Ahituv, PhD）は述べています。 アヒトゥブ博士のチームは、血糖をコントロールする膵臓と腎臓の進化に焦点を当

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スペインのマラガ大学（UMA）の研究者、フアン・パスクアル・アナヤ博士（Juan Pascual Anaya, PhD）の指導の下、7つの異なる国から40人以上の著者で構成された国際的な研究チームにより、脊椎動物の大きなグループで唯一、その種の基準ゲノムがまだなかったヌタウナギ（myxini、別名「hagfish」）の初のゲノム配列が決定されました。この発見は、2024年1月12日に「Nature Ecology & Evolution」誌で発表され、「Hagfish Genome Sequence Sheds Light on Early Vertebrate Genome Evolution.（脊椎動物の早期ゲノム進化に光を当てるヌタウナギのゲノム配列）」というタイトルの論文として紹介されました。これにより、脊椎動物の祖先に起こったゲノム重複（ゲノムが完全に複製される回数）の進化史を解読することができました。このグループには人間も含まれています。 「この研究は、脊椎動物の起源とそれらの最もユニークな構造、例えば複雑な脳、顎、および四肢に伴うゲノムの変化を理解するのに役立つため、進化および分子分野で重要な意味を持ちます」と、UMAの動物生物学部門の科学者であるアナヤ博士は説明しています。 この研究は、スペイン、イギリス、日本、中国、イタリア、ノルウェー、アメリカ合衆国を含む30以上の機関が参加する国際コンソーシアムによって行われ、東京大学、理化学研究所、中国科学院、バルセロナのゲノム規制センターなどが含まれています。   エコロジカルリンク ヌタウナギは深海域に生息する動物群で、脅威を感じたときに放出する粘液の量で知られ、化粧品会社の研究の焦点となっています。また、海底での生態的なリンクとしての役割も持っており、例えば、死んだ後に海底に沈むクジラの死

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MITの研究者たちは現在、細胞のRNA発現を追跡して、がんの進行や胚発生のような長期的プロセスを調査しています。細胞内のRNAを全てシーケンスすると、その細胞の機能や特定の時点での活動に関する多くの情報が明らかになります。しかし、シーケンスプロセスは細胞を破壊するため、遺伝子発現の継続的な変化を研究することが困難です。 MITで開発された代替手法では、研究者が長期間にわたってこのような変化を追跡できるようになる可能性があります。新しい方法は、細胞に損傷を与えずに繰り返し実行できる非侵襲的なイメージング技術であるラマン分光法に基づいています。この技術を使用して、研究者は数日間にわたって胚性幹細胞が他のいくつかの細胞タイプに分化するのを監視できることを示しました。この技術は、がんの進行や胚発生などの長期的な細胞プロセスの研究を可能にし、将来的にはがんや他の疾患の診断に使用される可能性があります。 「ラマンイメージングでは、がん生物学、発生生物学、および多くの変性疾患の研究に重要かもしれない多くの時間点を測定できます」と、ピーター・ソー博士（Peter So, PhD）は述べています。彼はMITの生物学および機械工学の教授であり、MITのレーザーバイオメディカル研究センターのディレクターであり、論文の著者の一人です。 コセキ・コバヤシ・キルシュビンク博士（Koseki Kobayashi-Kirschvink, PhD）は、MITおよびハーバード大学とMITのブロード研究所のポスドクであり、2024年1月10日にNature Biotechnologyに掲載された研究の筆頭著者です。 このNature Biotechnologyの論文のタイトルは「Prediction of Single-Cell RNA Expression Profiles in Live Cel

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雪、雨、暑さ、暗闇の中でも荷物を届ける郵便配達員のように、あらゆる条件下でも細胞が適切に機能するのを助ける哺乳類のタンパク質の重要なグループに焦点を当てて研究が行われました。ウィスコンシン大学マディソン校（UW）の科学者たちは、最先端の細胞イメージングとゲノム編集技術を使用して、このタンパク質コレクションがいかにしてその不可欠なサービスを実行するかを解き明かし始めました。この発見は、がん、糖尿病、免疫機能障害を引き起こす病気などの新しい治療法を理解し、開発するのに役立つかもしれません。 アンジョン・オードヒャ博士（Anjon Audhya, PhD）が率いる研究チームは、コートタンパク質複合体II（COPII）がどのように機能するかをよりよく理解することを目指しました。COPIIは、哺乳類細胞で機能するすべてのタンパク質の約3分の1を輸送する責任を持つ非常に重要なタンパク質群です。 COPIIは、細胞内でタンパク質がどのように分類され、輸送されるかを定義した作業に対して、3人の科学者に与えられた2013年のノーベル生理学・医学賞の主題でした。この新しい研究は、これらの発見のいくつかに基づいて構築されています。 哺乳類細胞内には何百万ものタンパク質があり、それらは様々な役割を果たします。細胞は、タンパク質がそれらの細胞内役割を果たせるように、適切な場所に効率的に移動されることを確実にする必要があります。これは精密さを要求する複雑なタスクです。以前の研究では、COPIIがこのプロセスの不可欠な部分であることが特定されましたが、このタンパク質セットが細胞内の他のタンパク質をどのように包装して輸送するかについては、正確に記録されたことがありませんでした。 そこで、オードヒャ博士と彼の同僚たちは、細胞内のトラフィックフローを制御する個々のタンパク質に、明るい蛍光染料と化学

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ネズミは約2歳で人間の約80歳に相当する「人生の黄昏期」に達します。研究者がネズミに特定の突然変異を導入し、それらを加齢させると、ネズミは物忘れが悪化し、イライラし始め、最終的には多くの高齢者と似たアルツハイマー病の兆候を示します。最近の研究では、脳の免疫細胞であるミクログリアが、ネズミとヒトの両方でアルツハイマー病が進行するにつれて衰退し、APOE4というアルツハイマー病に関連する重要な遺伝子バリアントがこれらの変化を仲介している可能性があることが示されました。 この新しい研究は、2024年1月9日に「Immunity」誌で「An Exhausted-Like Microglial Population Accumulates in Aged and APOE4 Genotype Alzheimer’s Brains（老化およびAPOE4遺伝子型のアルツハイマー脳に蓄積する疲弊したマイクログリア集団）」というタイトルでオープンアクセス論文として発表されました。 「APOE4バリアントを持つ老齢のネズミは、これらの疲弊し疲労した免疫細胞を脳内に持っており、私たちはヒトのデータセットでも類似の現象を発見しました」と、ロックフェラー大学のレオン・ヘス教授であるソハイル・タヴァゾイエ博士（Sohail Tavazoie MD, PhD）は述べています。 チームは、この新しいクラスの疲弊した細胞をTIM、つまり終末期炎症性ミクログリアと名付けました。TIMは、脳からプラークを効率的に除去する能力を失っており、それによってアルツハイマー病に寄与する可能性があります。 また、この研究は、アルツハイマー病治療薬アデュカヌマブが脳内の免疫細胞とどのように相互作用しているかについても光を当てています。「APOE4バリアントを持つネズミにアデュカヌマブを投与したところ、TIMがある

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アフリカの集団を対象とした新たな共同研究により、肌の色の遺伝子や変異体についての理解が深まり、人類の進化や地域適応についての洞察が得られました。ペンシルバニア大学の研究者らとその同僚は、アフリカ人の肌の色の変異に関する分子基盤の重要な洞察を発見しました。この発見は、2024年1月10日に「Nature Genetics」に掲載され、「Integrative Functional Genomic Analyses Identify Genetic Variants Influencing Skin Pigmentation in Africans（統合的機能ゲノム解析によりアフリカ人の肌の色素沈着に影響を与える遺伝子変異を同定）」と題されています。 この研究は、人類の進化と現代人の肌の色の多様性を支える遺伝学の理解を広げます。「アフリカの人口内で豊富な遺伝的多様性にもかかわらず、遺伝学的研究ではこれまで十分に代表されていませんでした。我々の発見は、肌の色の多様性とその進化的歴史の遺伝的基盤について新しい情報を提供し、人類進化のより明確な描写に貢献します。」と、ペンシルバニア大学ペレルマン医学部および文理学部に所属するペン統合知識大学教授であるサラ・ティシュコフ博士（Sarah Tishkoff, PhD）は述べています。 人類進化の物語は、世界の人口に見られる適応と同じくらい豊かで多様です。ティシュコフ博士は、多くの適応形質の中で、肌の色が最もよく知られたものの一つであると指摘します。赤道地域に多い濃い肌の色は、自然のサンブロックとして機能し、これらの人口を強烈な紫外線から守るために何千年もの間に進化しました。逆に、極地に近い地域の人口に見られるより軽い色素は、紫外線によるビタミンDの生成を最大化し、不十分な日光暴露のリスクを軽減する適応です。 「我々のアプローチに

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メソアメリカの先住民文化において数世紀にわたって深い意義を持ってきた「マジックマッシュルーム」として俗に知られるPsilocybe菌類は、1960年代と1970年代に幻覚成分として広く世界の注目を集めた後、現在、これらは悪名高いキノコとして社会問題視されています。一方でPsilocybeのほぼ全種に見られるサイコアクティブ化合物であるシロシビンとシロシンは、PTSD、うつ病、終末期ケアの緩和などの条件の治療に有望であることが示されています。シロシビンを治療薬として利用するためには、この化合物の遺伝学と進化の包括的なロードマップが必要ですが、その情報は存在しません。われわれが持っている限られた知識は、約165種類とされるPsilocybeのごく一部の研究から来ています。ほとんどのシロシビン生成キノコは、発見されて以来研究されていませんでしたが、やっと研究が進みました。 ユタ大学とユタ自然史博物館（NHMU）の科学者が率いる研究チームは、Psilocybe属の最大のゲノム多様性研究を完成させました。52個のPsilocybe標本のゲノム解析には、これまでにシーケンスされたことのない39種が含まれています。 著者らは、Psilocybeが以前に考えられていたよりもはるかに早く、約6500万年前、恐竜を絶滅させた小惑星が大量絶滅イベントを引き起こした頃に出現したと結論付けました。シロシビンは、Psilocybe属のキノコで最初に合成され、4000万年から900万年前に他のキノコに4〜5回の可能性のある水平遺伝子移動があったと確認しました。 彼らの分析は、シロシビンを生産する遺伝子クラスタ内に2つの異なる遺伝子順序を明らかにしました。2つの遺伝子パターンは属内の古代の分裂に対応しており、進化史上においてシロシビンの2回の独立した獲得を示唆しています。この研究は、サイコアクテ

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ジョージア工科大学の生物科学部門の研究者らは、光にさらされることで成長が促進される世界初の酵母の株を開発しました。この研究は「Current Biology」誌に2024年1月12日に発表され、論文は「Transforming Yeast into a Facultative Photoheterotroph Via Expression of Vacuolar Rhodopsin（真空ロドプシンの発現による酵母の任意光栄養生物への変換）」と題されています。ジョージア工科大学のアンソニー・バーネッティ博士（Anthony Burnetti, PhD）、ウィリアム・ラットクリフ准教授（William Ratcliff, PhD）の研究室で働く研究者らは、酵母を光合成生物（光からエネルギーを取り入れ利用する生物）に変換することが、いかに簡単であったかについて驚いたと述べています。単一の遺伝子を移動させるだけで、光の中で暗闇よりも2%速く成長しました。細かい調整や慎重な誘導なしに、単純に機能したのです。 このように酵母に進化的に重要な特性を簡単に装備させることは、この特性がどのように起源を追い、バイオ燃料の生産、進化、細胞の老化などの研究にどう利用できるかについての理解を深める上で大きな意味を持ちます。 エネルギーを高めたい 研究チームは、多細胞生命の進化を探求する過去の研究に触発されました。彼らは昨年「Nature」誌にその多細胞性長期進化実験（MuLTEE）の最初の報告を発表し、その単細胞モデル生物「スノーフレーク酵母」が3,000世代にわたり多細胞性を進化させることができたことを明らかにしました。 これらの進化実験を通じて、多細胞進化にとっての大きな制約が一つ現れました。それはエネルギーです。 「酸素は組織の奥深くまで拡散するのが難しく、結果としてエネルギーを

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脳細胞は脂肪組織と連絡を取り合って細胞燃料を生産し、老化の影響に対抗している。近年の研究では、体の臓器間の通信路が加齢の主要な調節因子であることが明らかになりつつあります。これらの通信路が開いているとき、体の臓器やシステムはうまく連携して動作します。しかし、年齢と共に通信路は劣化し、臓器は適切に機能するために必要な分子や電気的メッセージを受け取ることができなくなります。 セントルイスにあるワシントン大学医学部の新しい研究では、マウスにおいて、体全体のエネルギー生産に中心的な役割を果たす脳と体の脂肪組織をつなぐ重要な通信経路を特定しました。このフィードバックループの徐々に悪化することが、自然な加齢に伴う増加する健康問題に寄与していることを示唆しています。 この研究は、2024年1月8日に「Cell Metabolism」誌に公開されました。オープンアクセス論文のタイトルは「DMHPpp1r17 Neurons Regulate Aging and Lifespan in Mice Through Hypothalamic-Adipose Inter-Tissue Communication（DMHPpp1r17 ニューロンが、視床下部-脂肪間組織間通信を通じてマウスの老化と寿命を調節する）」です。 研究者らは、活動しているときに体の脂肪組織にエネルギー放出のシグナルを送る、脳の視床下部にある特定のニューロン群を特定し、遺伝的および分子的方法を用いて、特定の年齢に達した後にこの通信経路が常に開かれているようにプログラムされたマウスを研究しました。そして、これらのマウスが、この同じ通信経路が通常の加齢の一部として徐々に遅くなるマウスよりも、より身体的に活動的であり、老化の兆候が遅れ、より長生きしたことを発見しました。 「私たちは、脳の重要な部分を操作することによって、

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ポンペウ・ファブラ大学のトランスレーショナル合成生物学研究所が主導した実験的研究により、皮膚細菌の一種を効率的に操作して、皮脂産生を調節するタンパク質を産生させることができることが示された。この応用は、追加試験の後、ニキビ治療に使われる可能性がある。国際研究チームが、ポンペウ・ファブラ大学医学・生命科学部のトランスレーショナル・シンセティックバイオロジー研究室の主導で、皮膚細菌の一種であるCutibacterium acnesを効率的に工学的に改変し、ニキビ症状の治療に適した治療用分子を産生・分泌させることに成功しました。このエンジニアリングされた細菌は、皮膚細胞系での有効性が検証され、マウスでの配達も確認されました。この発見は、皮膚の変化や他の疾患を治療するために、従来扱うことができなかった細菌を工学的に改変する道を広げるものです。研究チームは、ベルビチェ生物医学研究所（Idibell）、バルセロナ大学、遺伝子調節センターのプロテインテクノロジーファシリティ、Phenocell SAS、メディツィニシェ・ホッホシューレ・ブランデンブルク・テオドール・フォンターネ、ルンド大学、およびオーフス大学の科学者から成ります。 ニキビは、毛包や脂腺の閉塞や炎症によって引き起こされる一般的な皮膚疾患です。その外見は、白ニキビや黒ニキビから膿疱や結節に至るまで様々で、主に顔、額、胸、上背部、肩に現れます。ニキビは思春期に最も一般的ですが、あらゆる年齢の人々に影響を与える可能性があります。 ニキビの最も重症なケースは、毛包内の細菌を殺すために抗生物質で治療されるか、ビタミンAの誘導体であるイソトレチノイン（アキュテインとして知られています）で治療されます。イソトレチノインは、皮脂を産生する上皮皮膚細胞であるセボサイトの死を誘発することによって皮脂を減少させることが知られています。し

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妊娠糖尿病に関するこれまでで最大の遺伝子研究により、この重篤で一般的な妊娠合併症に関連する9つの新規遺伝子領域が発見されました。この研究は、ヘルシンキ大学の研究者が主導し、マサチューセッツ総合病院およびハーバード大学とMITのブロード研究所の同僚と共に行われました。妊娠糖尿病の遺伝学的背景に関する私たちの理解において重要な進歩を提供します。この病気は、世界中で年間1600万以上の妊娠に影響を与える一般的な妊娠障害であり、母親とその子供たちの健康に重大な影響を及ぼします。妊娠前に糖尿病がなかった妊婦の血糖値が上昇することが特徴です。 妊娠糖尿病が主要な世界的健康問題を構成するにもかかわらず、その分子原因に関する研究は驚くほど少ないです。現在公開されている研究は、これまでで最大のゲノムワイド関連研究（GWAS）であり、フィンランドのゲノミクスイニシアチブFinnGenからの12,000人以上の患者と131,000人の女性の対照群を含んでいます。 2024年1月5日にNature Geneticsに公開されたこの画期的な研究は、妊娠糖尿病に関連する既知の遺伝的領域の数をほぼ3倍に増やし、この状態にリンクされた13の異なる染色体領域を特定しました。 このオープンアクセス論文のタイトルは「Distinct and Shared Genetic Architectures of Gestational Diabetes Mellitus and Type 2 Diabetes.（妊娠糖尿病と2型糖尿病の異なるおよび共有された遺伝的構造）」です。 最近開発された解析方法を使用して、研究者は妊娠糖尿病に関連する遺伝的変異が2つの異なるクラス（2型糖尿病と共有されるものと、主に妊娠形態の糖尿病にのみ関連するもの）に分かれていることを示すことができました。 「私たちの結果は、妊娠

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細胞殺人事件から約 25 年が経ち、科学者らは未解決事件の謎を解明しました。ショウジョウバエからマウス、そしてヒトへと続く証拠の軌跡をたどることで、珍しいヒトの免疫不全症が共食い細胞によって引き起こされる可能性があることが明らかになりました。この発見は、新興のがん治療を強化するための有望な見通しを示しています。「この論文は、ショウジョウバエにおける非常に基本的な細胞生物学から始まり、ヒトの病気を説明し、その知識をがん治療に活用するまでを網羅しています。それぞれのステップが大発見のように感じられますが、ここにはすべてが一つの論文にまとまっています。」とカリフォルニア大学サンタバーバラ校のデニース・モンテル博士（Denise Montell, PhD）は述べています。 モンテル博士の研究室の研究者らは、2023年12月18日に「Hyperactive Rac Stimulates Cannibalism of Living Target Cells and Enhances CAR-M-Mediated Cancer Cell Killing（活性化されたRacが生存する標的細胞の共食いを刺激し、CAR-Mによるがん細胞の殺害を強化する）」と題した論文をPNASに発表し、現在、そのメカニズムと影響について調査しています。この論文はオープンアクセスで公開されています。   古代の遺伝子 この物語の主要な登場人物は、Rac2という遺伝子と、それがコードするタンパク質です。Rac2はヒトのRac遺伝子3つのうちの1つです。「Racは進化の中で非常に古く、基本的な機能を果たしているに違いありません」と、分子、細胞、および発達生物学のダガン教授であり卓越教授であるモンテル博士は述べています。 Racタンパク質は、細胞骨格と呼ばれる細胞の足場を構築するのに役立ちます。細胞骨格は、

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CNNによると、ハーバード大学とホフマン・ラ・ロシュの研究者らは、致死的な抗生物質耐性菌アシネトバクター・バウマニーに効果的な新しい抗生物質を特定したと報道しました。研究者らは、現在の抗生物質のほとんどに耐性を持ち、侵襲性感染症にかかった人の大部分を死に至らしめる菌に対処するための新しいタイプの抗生物質を開発したと述べています。この菌、アシネトバクター・バウマニーは、米国疾病予防管理センター（CDC）によると、肺、尿路、血液の重篤な感染症を引き起こす可能性があります。これは、カルバペネムと呼ばれる広域スペクトラム抗生物質のクラスに対して耐性を持っています。カルバペネム耐性アシネトバクター・バウマニー、またはCRABは、2017年に世界保健機関（WHO）が抗生物質耐性「優先病原体」のリストのトップに挙げられました。米国では、この菌は最新のCDCのデータによると、その年に入院患者に約8,500の感染症と700の死亡を引き起こしたと推定されています。 CRABは、米国の病院で見つかる感染症の約2%を占めます。アジアと中東ではより一般的で、世界中の集中治療室での感染症の最大20%を引き起こします。この菌は、病院や介護施設のような医療環境で繁殖します。感染リスクが最も高いのは、カテーテルを使用している人、人工呼吸器を使用している人、または手術からの開放傷を持つ人です。 この病原体は排除が非常に困難なため、米国食品医薬品局は、50年以上にわたってこれを治療するための新しいクラスの抗生物質を承認していません。研究者らは、Nature誌で公開された2つの研究でこれを指摘しています。 しかし、ハーバード大学とスイスのヘルスケア企業ホフマン・ラ・ロシュの研究者らは、新しい抗生物質ゾスラバルピン（zosurabalpin）がアシネトバクター・バウマニを効果的に殺すことができると言います。

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細菌、ウイルス、または有害物質に遭遇した際、固有の免疫細胞である好中球は、侵入者と戦うためにその場所に集結します。しかし、細菌やウイルスにはこれらの防御を避ける方法があります。例えば、ペスト菌（Yersinia pestis）は、免疫システムから隠れることができ、病原体がホストを圧倒するまで体内で無制限に増殖することを許します。この能力により、Y. pestisは14世紀にヨーロッパ全土にペストを広げ、ヨーロッパ人口の3分の1を死に至らしめました。現代ではペストが人間の健康に深刻な脅威をもたらすことはありませんが、ルイビル大学（UofL）の研究者たちは、免疫システムを回避するY. pestisの能力をよりよく理解し、その理解を他の病原体の制御に応用するためにY. pestisを研究しています。 「人間のペストを見ると、感染しているにもかかわらず、細菌が免疫システムから隠れているため、すぐには症状が現れないことがあります。そして突然、大量の細菌が現れ、免疫システムが圧倒され、肺ペストの場合は、個体が肺炎で死亡します」と、UofLの微生物学および免疫学部門の教授であるマシュー・ローレンツ博士（Matthew Lawrenz, PhD）は言いました。 好中球は免疫システムの最初の対応者であり、侵入者を攻撃して破壊するために他の好中球を呼び出す分子を送り出します。好中球によって感染を示す最初の分子の中には、ロイコトリエンB4（LTB4）脂質分子があります。Y. pestisは、LTB4のシグナルを抑制することで免疫応答を妨害します。ローレンツは、Y. pestisがLTB4をブロックする方法を調査するために、国立衛生研究所から新たに290万ドル、4年間の助成金を受け取りました。最終的に、彼はこの理解がY. pestisがシグナルをブロックするのを防ぐ方法につながり、おそらく、そ

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深層学習と呼ばれる人工知能（AI）の一種を用いて、マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者らは、毎年アメリカ合衆国で10,000人以上の死亡を引き起こす耐薬性細菌のクラスを殺すことができる化合物を発見しました。Nature誌の論文で、これらの化合物がメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）を実験室の培養皿で、そしてMRSA感染のマウスモデル2つで殺すことができることが示されました。これらの化合物は人間の細胞に対して非常に低い毒性を示すため、特に良好な薬剤候補です。12月20日に掲載されたこの論文のタイトルは「Discovery of a Structural Class of Antibiotics with Explainable Deep Learning（説明可能な深層学習による抗生物質の構造クラスの発見）」です。 新しい研究の主な革新点は、研究者らが、深層学習モデルが抗生物質の有効性を予測するために使用している情報の種類を理解できたことです。この知識は、モデルによって同定されたものよりもさらに優れた薬剤を設計するのに役立つ可能性があります。 「ここでの洞察は、モデルが特定の分子が良い抗生物質になるだろうと予測するために何を学んでいるかを見ることができたことでした。私たちの研究は、化学構造の観点から、これまでにない方法で、時間効率良く、リソース効率良く、機構的に洞察に富んだフレームワークを提供します」と、MITの医工学・科学研究所（IMES）および生物工学部門のTermeer医工学・科学教授であるジェームズ・コリンズ博士（James Collins）は述べています。 フェリックス・ウォン博士（Felix Wong）、IMESおよびMITとハーバードのブロード研究所のポスドク、そしてエリカ・ジェン博士（Erica Zheng）、コリンズに指導された元ハーバー

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数十年にわたり、さまざまな疾患の治療に不可欠な多くのタンパク質が、経口薬療法の対象となることができずにいました。従来の低分子薬は、平らな表面を持つタンパク質に結合することや、特定のタンパク質ホモログに対する特異性が求められる場合に苦労しがちです。通常、これらのタンパク質を標的とすることができる大きなバイオロジクスは、患者の利便性やアクセス性を制限する注射を必要とします。 2023年12月28日にNature Chemical Biologyに公開された新しい研究では、EPFL（エコール・ポリテクニーク・フェデラル・ド・ローザンヌ）のクリスチャン・ハイニス教授（Christian Heinis）の研究室の研究者らが、薬剤開発における重要なマイルストーンを達成しました。彼らの研究は、製薬業界における長年の課題に対処する、新しいクラスの経口利用可能な薬剤への扉を開きました。このオープンアクセスの記事は「De novo Development of Small Cyclic Peptides That Are Orally Bioavailable（経口生物利用可能な小型環状ペプチドのデ・ノボ開発）」と題されています。 「治療標的が特定されたにもかかわらず、それらに結合し、到達する薬剤を開発できなかった病気は多くあります。そのほとんどががんの種類であり、これらのがんにおける多くの標的は、腫瘍の成長に重要であるが、阻害することができないタンパク質間相互作用です。」とハイニス教授は述べています。 研究は、疾患標的に対して高い親和性と特異性を持つことで知られる、多用途の分子である環状ペプチドに焦点を当てています。しかし、これらを経口薬として開発することは、胃腸管で迅速に消化されたり、吸収が不十分であるため、困難でした。 「環状ペプチドは、従来の方法では薬剤を生成するのが難しかった

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一滴の雨は海の中では検出不可能です。塩水の入った桶の中でも見つけられないでしょう。しかし、非常に精密なセンサーを備えた一つの容器で全海水を掬い取れば、突如としてその一滴の雨を特定できるようになります。脳内の希少な細胞種を追跡することも同様に難しい課題でした。しかし、そうした希少細胞の一部に変化があれば、アルツハイマー病をはじめとする様々な疾患に関連している可能性があります。そうした希少細胞を見つけて研究できれば、脳の解析や疾患介入において新たな地平が開けるかもしれません。 2023年11月30日付けのNature Geneticsに掲載された論文で述べられているように、ロックフェラー大学の遺伝学者ジュンユー・カオ博士とその同僚らが、マウス脳全体を一度に走査してこれらの秘密の細胞を見つける、低コストでハイスループットな手法を開発しました。150万個の細胞を捉え、さらに多くの細胞を取り込むことができるこのデジタルの「桶」です。 オープンアクセスの論文タイトルは「A Global View of Aging and Alzheimer's Pathogenesis-Associated Cell Population Dynamics and Molecular Signatures in Human and Mouse Brains」（加齢およびアルツハイマー病の病態発生に関連する細胞集団の動態および分子シグネチャーに関する人間およびマウス脳の全体像）です。 EasySciと呼ばれるこの一種のシングルセル解析法は、システムに取り込まれた全ての細胞のアイデンティティを同時に明らかにすることができます。研究チームはEasySciを用いて、マウスとヒトの脳における年齢、そしてアルツハイマー病に特異的な細胞集団とダイナミクスを明らかにしました。これまで見たことのない細胞サブタイプ

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ウェイル・コーネル医学の研究者による新しい研究では、ラボで育てた組織であるオルガノイドを使用してがんをモデル化する薬剤スクリーニングシステムが、将来の膵臓がん治療の有望なターゲットを発見するのに役立ったことが報告されています。 この研究は2023年12月26日に「Cell Stem Cell」に掲載され、科学者らは膵臓腫瘍オルガノイドに6,000以上の化合物をテストしました。これらのオルガノイドには、膵臓がんを引き起こす一般的な変異が含まれています。彼らは、ペルヘキシリンマレイン酸という既存の心臓薬が、オルガノイドの成長を強力に抑制することを発見しました。論文のタイトルは「A Pancreatic Cancer Organoid Platform Identifies an Inhibitor Specific to Mutant KRAS」（膵臓がんオルガノイドプラットフォームは変異KRAS特異的な抑制剤を同定する）です。 研究者らは、オルガノイド内のがんを引き起こす変異が異常に高いコレステロールの産生を強制し、この薬がその作用を大きく逆転することを発見しました。 「私たちの発見は、ほとんどの膵臓がんで標的にできる可能性のある、過剰活性化したコレステロール合成を特定します」と、ウェイル・コーネル医学の外科学研究副部長で、ピーター・I・プレスマンMD外科学教授、およびハートマン治療器官再生研究所のメンバーであるトッド・エヴァンス博士（Todd Evans, PhD）は述べています。 「この研究はまた、遺伝的によく定義されたオルガノイドを使用してがんをモデル化し、新しい治療戦略を発見する価値を強調しています」と、ゲノムヘルスセンターのディレクターで、キルツファミリー外科学教授、およびハートマン治療器官再生研究所のメンバーであるシュイビン・チェン博士（Shuibing

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国際共同研究により、セント・ジュード小児研究病院の科学者チームが、データサイエンス、薬理学、構造情報を活用し、アドレナリンと結合するレセプターの各アミノ酸が、この天然リガンドの存在下でレセプター活性にどのように寄与するかを原子レベルで解明しました。 研究チームは、主要な薬理学的特性を制御するアミノ酸を正確に特定しました。研究対象のアドレナリンレセプターは、G タンパク質共役型受容体(GPCR)ファミリーのメンバーで、このファミリーは米国食品医薬品局(FDA)承認薬の3分の1の標的となっています。したがって、GPCRが天然または治療用リガンドにどのように応答するかを理解することは、レセプター活性に正確な効果を持つ新薬の開発に不可欠です。 この研究は2023年12月21日付けのScienceに掲載され、論文タイトルは「Molecular Determinants of Ligand Efficacy and Potency in GPCR Signaling」（GPCRシグナリングにおけるリガンド効力と有効性の分子決定要因）です。 時計の仕組みを理解するには、部品ごとに分解し、各部品が時刻維持機能においてどのような役割を果たしているかを研究するかもしれません。同様に、GPCRなどのタンパク質では、各アミノ酸が外部シグナルに対するタンパク質の応答にそれぞれ異なる役割を果たしている可能性があります。セント・ジュード研究チームは、スタンフォード大学、モントリオール大学、MRC分子生物学研究所、ケンブリッジ大学の科学者と協力し、ひとつずつアミノ酸を置換することで、β2アドレナリン受容体(β2AR)におけるシグナル応答を媒介する各アミノ酸の寄与を理解しようと試みました。 「科学者は遺伝子を一つずつ破壊することで、細胞機能への遺伝子の寄与を学びます。私たちは『なぜ、もう一歩掘り

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LINE-1は病気や老化に関連するレトロトランスポゾンの一種です。ロックフェラー大学の科学者と共同研究者らは、その主要タンパク質の核心を解明し、治療標的への道を指し示しました。数十億年前に原始的な生命体がより複雑になるにつれて、ある利己的な遺伝子成分がゲノムの植民地化者となったことを説明しています。この有害なコードはコピー＆ペーストのメカニズムを使用して、様々なゲノムに何度も複製され挿入されました。時間が経つにつれて、全ての真核生物（ヒトを含む）はこのコードを受け継ぎました。実際、この古代の遺伝子要素はヒトのゲノムの約3分の1を記述しており、比較的最近までジャンクDNAとみなされていました。 この遺伝子成分はLINE-1（long interspersed nuclear element 1）（L1）として知られ、そのゲノムへの攻撃的な侵入は疾患を引き起こす突然変異をもたらす可能性があります。ORF2pと呼ばれる重要なタンパク質がその成功を可能にし、ORF2pの構造と機構を理解することは、様々な疾患に対する新しい潜在的な治療標的を明らかにすることができます。ORF2pはL1レトロトランスポジションに必要なエンドヌクレアーゼと逆転写酵素の活性をコードします。 現在、ロックフェラー大学の研究者らは、12以上の学術および産業グループとの共同研究により、初めてタンパク質のコア構造を高解像度で描出し、LINE-1の主要な病原性メカニズムについての新たな洞察を明らかにしました。 その結果は2023年12月14日にNatureにて公開されました。論文のタイトルは「Structures, Functions, and Adaptations of the Human LINE-1 ORF2 Protein（ヒトのLINE-1 ORF2タンパク質の構造、機能、および適応）」です。 「

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地球が温暖化するにつれて、キヌア（Chenopodium quinoa）のような高い耐性を持つ作物がますます注目を集めています。これらの作物は厳しい条件下でも成長することができる特性を持っています。南米アンデス地域原産の古代作物であるキヌアは、非常に塩分と乾燥に強いです。その葉は、表皮塩集積細胞（Epidermal Bladder Cells：EBC）と呼ばれる小さな液体で満たされた風船で覆われていると考えられていましたが、これがストレス耐性の源であるとされてきました。しかし、2023年10月17日に『Current Biology』に発表された研究では、EBCは実際には塩分や乾燥に対して保護するのではなく、昆虫や細菌に対する物理的および化学的保護を提供していることが明らかにされました。EBCは、葉面へのアクセスを遮断するシールドとして機能し、草食昆虫に有毒な化合物、例えばオキサル酸を含んでいます。EBCの機能を理解することは、特定の条件に適応したキヌア品種の育種に役立ちます。この『Current Biology』のオープンアクセス論文は、「Epidermal Bladder Cells As a Herbivore Defense Mechanism」（草食動物の防御機構としての表皮塩集積細胞）と題されています。 EBCは、葉の表面を覆う変化した毛、つまりトリコームです。長い間、それらは塩分や乾燥耐性に関与していると考えられていましたが、最近の研究では、植物が通常草食動物に対する防御に使用する化合物、例えばオキサル酸やサポニンで満たされていることが示されました。 コペンハーゲン大学のマックス・ムーグ博士（Max Moog, PhD）とマイケル・パルムグレン博士（Michael Palmgren, PhD）は、同僚たちと共に、EBCを生成しない突然変異体や、EBCを削除

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Edited by Michael D. O'Neill

Michael D. O'Neill

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