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ダナファーバー癌研究所、ハーバード大学、イスラエルの科学者らは、複雑で繊細かつ洗練された驚異のシステムであるヒトの免疫システムに、細菌がウイルスから身を守るために使用する10億年前のタンパク質ファミリーが含まれていることを発見した。この発見は、2022年1月13日付の科学誌Scienceのオンライン版に掲載されたもので、地球上に存在する病気に対する高度な盾である我々の免疫システムの構成要素が、古代の生命体の早い段階で進化していたことを示す最新の証拠である。この研究は、免疫系がすでに存在していた要素を吸収し、何年もの進化を経て、ヒトのように生物学的に複雑な生物の要求を満たすために、それらを新しい方法で利用するようになったことを示している。このScience誌の論文は、「バクテリアのGasderminは、古代の細胞死メカニズムを明らかにする （Bacterial Gasdermins Reveal an An Ancient Mechanism of Cell Death）」と題されている。 この研究の主執筆者であるダナファーバーのPhilip Kranzusch博士は、「ヒトの免疫系の機能を理解するために、世界中の研究者は多大な努力を払ってきた。」「ヒトの免疫の重要な部分がバクテリアに共通して存在するという発見は、この分野の研究に新たな青写真を提供するものだ」と述べている。研究の中心となっているタンパク質は、Gasdermin として知られている。細胞が感染したり、癌化したりすると、Gasderminは細胞膜に穴を開け、細胞を死滅させる。この穴から炎症性サイトカインと呼ばれる物質が漏れ出し、感染や癌の存在を知らせて、免疫系が体を守るために結集するよう促すのだ。このプロセスはパイロプトーシス（pyroptosis）と呼ばれ、免疫系が疾患細胞や感染細胞を殺すためのレパートリーの

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体内の免疫系を刺激して腫瘍を攻撃させることは、癌治療の有望な方法だ。腫瘍が免疫系にかけるブレーキを外すこと、そして「アクセルを踏む」こと、つまり免疫細胞をジャンプスタートさせる分子を送り込むことである。しかし、免疫系を活性化させる場合、免疫系を過剰に刺激しないように注意しなければならない。MITの研究者チームは、インターロイキン12（IL-12）と呼ばれる刺激性分子を腫瘍に直接投与する新しい方法を開発し、免疫賦活剤を全身に投与した場合に起こりうる毒性作用を回避することに成功した。マウスを使った研究では、この新しい治療法は、FDAが承認した免疫系のブレーキをかける薬と一緒に投与することで、多くの腫瘍を消失させることができたという。 「このIL-12のケース以外にも、何らかの影響を与えることを期待しているし、他の免疫賦活剤のどれにも適用できる戦略だ。」と、MITのコッホ統合癌研究所の副所長であり、MGH、MIT、ハーバード大学のラゴン研究所のメンバーでもあるDarrell Irvine博士は語っている。 研究者らはこの戦略について特許を申請しており、この技術は新興企業にライセンスされ、2022年末までに臨床試験を開始することを目指している。 この研究はIrvine博士とコーク研究所のメンバーであるDane Wittrup 博士がシニアオーサー、そしてMITの大学院生であるYash Agarwal氏がリードオーサーとなり、2022年1月10日にNature Biomedical Engineeringのオンライン版に掲載された。この論文は、「ミョウバン結合型サイトカインの腫瘍内投与による局所および全身への強力かつ安全な抗癌剤免疫の誘導（Intratumourally Injected Alum-Tethered Cytokines Elicit Potent and Saf

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カリフォルニア大学デービス校とドイツのマックス・プランク発生生物学研究所、およびその共同研究機関による新しい研究が発表された。この研究成果は、1月12日付のNature誌に掲載され、進化に関する我々の理解を根本的に変えるものだ。また将来的には研究者がより優れた作物を育種したり、人間が癌と戦うのに役立つかもしれない。この論文は「シロイヌナズナの突然変異の偏りは自然淘汰を反映している（Mutation Bias Reflects Natural Selection in Arabidopsis thaliana）」と題されている。 突然変異は、DNAが損傷して修復されないまま放置され、新たな変異を生み出す時に起こる。この研究者らは、突然変異が純粋にランダムなものなのか、それとももっと深い意味があるのかを知りたかった。そしてその結果、予想外のことが判明した。 この論文の筆頭著者であるカリフォルニア大学デービス校植物科学科のGrey Monroe 助教授は、「我々は、突然変異は基本的にゲノム上でランダムに起こると考えていた」「突然変異は非常に非ランダムであり、植物に利益をもたらす方法で非ランダムであることがわかった。これは突然変異についての全く新しい考え方だ。」と語っている。 この研究者らは、3年間かけて、数百のシロイヌナズナのDNA配列を決定した。シロイヌナズナは、約1億2000万塩基対からなる比較的小さなゲノムを持っているので、「植物の中の実験用ネズミ」と考えられている小さな花を咲かす雑草だ。ヒトのゲノムが約30億塩基対であるのに対して、シロイヌナズナは約1億2千万塩基対と比較的小さい。 「遺伝学のモデル生物なのだ」とMonroe博士は述べた。 実験室で育てた植物から、さまざまなバリエーションが生まれる マックス・プランク研究所では、自然界では生存できないような欠陥

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脳は我々の体の中で最も複雑な器官であり、常に周囲の環境を吸収し、解釈し、我々の動作、思考、行動、感情を導いている。人間は、氷は冷たい、火は熱い、ナイフは鋭いなど、周囲の環境を基本的に理解しているが、処理した情報については、一人ひとりが独自の解釈をしているのだ。例えば、全く同じ食事をした後、同じ音を聞いた後、あるいは共有の社会的交流から離れた後、2人の人間は全く異なる反応を示すことがある。 脳の神経回路を研究しているボストン大学芸術科学部生物学助教授のJerry Chen博士は、感覚処理、意思決定、学習・記憶などの認知機能を制御する遺伝的・電気的影響の関係をよりよく理解することを目指している。 「神経コードを解読するためには、少なくとも2つのことを知る必要がある」「まず、被験者がさまざまな認知課題を遂行する際の脳内ニューロンの活動を測定できるようにする必要がある。そしてもうひとつは、それらの神経細胞が発現している遺伝子から、その正体を知ることだ」とChen博士は説明した。 Science誌の12月7日号に掲載された彼の最新の研究成果では、Chen博士と彼の共同研究者らは、マウスの脳が感覚情報、特に触覚の知覚を理解する方法を明らかにした。 この新しい発見は、脳卒中などの神経疾患から、知覚が変化する自閉症スペクトラム障害などの神経精神疾患まで、幅広い疾患に関連するものだ。さらに、この新発見は、精神・神経疾患に対する標的治療や介入につながる画期的なものだ。 このScience誌の論文は「感覚皮質における回路ハブの高密度な機能および分子的読み出し（Dense Functional and Molecular Readout of a Circuit Hub in Sensory Cortex）」 と題されている。 Chen博士は、以下のQ&Aで、この研究の目標、方

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利用可能なすべてのエビデンスを対象とした最近の系統的レビューによると、ケタミン療法は、うつ病と自殺念慮の症状を軽減する短期的な効果が速やかに得られるとのことだ。このレビューは、エクセター大学が主導し、医学研究評議会の資金援助を受けて行われたもので、83の発表された研究論文から得られたエビデンスを分析したものだ。 最も強力なエビデンスは、大うつ病と双極性うつ病の治療におけるケタミンの使用に関するものであった。症状は、1回の治療で1〜4時間という速さで軽減し、最大で2週間持続した。繰り返し投与することで効果が持続することを示唆するエビデンスもあったが、どの程度の期間であれば効果が持続するのかについては、より質の高い研究が必要である。同様に、ケタミンの単回投与または複数回投与により、自殺念慮が中程度から大きく減少した。この改善は、ケタミン投与後、早ければ4時間後に見られ、平均3日間、最長で1週間持続した。 主著者の一人であるエクセター大学の大学院生Merve Mollaahmetoglu氏は、次のように述べている。「我々の研究は、ケタミンの治療効果について増えつつあるエビデンスを、今日までで最も包括的に検討したものだ。我々の発見は、ケタミンがうつ病や自殺願望を迅速に緩和するのに有用である可能性を示唆しており、さらなる治療的介入が効果的であるための窓を開けるものだ。このレビューでは、ケタミンのあらゆるリスクを安全に管理できる、慎重にコントロールされた臨床環境でのケタミン投与を検討したことに留意することが重要である。」 不安障害、心的外傷後ストレス障害、強迫性障害など、他の精神疾患についても、ケタミン治療の潜在的な有用性を示唆する初期のエビデンスが存在するという。さらに、物質使用障害を持つ個人に対して、ケタミン治療は、渇望、消費、および離脱症状の短期的な減少につながった。 2

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ほとんどの身体機能の制御は、細胞同士の対話能力にかかっている。細胞間のコミュニケーションには、神経系とホルモンの分泌という2つのルートがあることは以前から知られていた。エクソソームとは、細胞が分泌したタンパク質やRNA分子を含む小胞のことで、代謝を調節するために他の細胞に取り込まれることができる。現在、多くの研究者が、マイクロRNAを運ぶエクソソームに注目している。マイクロRNAは非常に短いRNAで、細胞のさまざまなタンパク質を作り、細胞の機能を制御する他の長いRNAの能力を制御することができる。   このように、マイクロRNAは健康や病気における細胞のふるまいの多くの側面に影響を与える。ジョスリン糖尿病センターの上級研究員でハーバード大学医学部教授のC. Ronald Kahn医学博士は「このたび、細胞がエクソソーム用のマイクロRNAの集合体を選択する方法を発見した。」「なぜ細胞がある種のマイクロRNAを分泌し、他のマイクロRNAを保持するのかという暗号を解読した。」と述べている。このNature論文は、2021年12月22日にオンライン公開され、「小型細胞外小胞の放出と細胞内保持を制御するMicroRNAの塩基配列（MicroRNA Sequence Codes for Small Extracellular Vesicle Release and Cellular Retention）」と題されている。 Kahn博士と彼の同僚達は、代謝に関わる5種類の細胞（褐色脂肪、白色脂肪、骨格筋、肝臓、血管に並ぶ「内皮」細胞）の組織培養をセットアップして、細胞がどのようにエクソソームに入れるマイクロRNAを決定するか研究を開始した。 その結果、これらの異なる種類の細胞がエクソソーム中に分泌するマイクロRNAの集合体は、まったく異なることが判明した。「いくつかのマイクロRN

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炭疽菌は怖いというイメージがある。炭疽菌は人間の肺に深刻な感染症を引き起こし、痛みはないものの醜い皮膚病変を引き起こすことが広く知られており、恐怖の兵器として使われたことさえある。このたびの研究で、この恐ろしい微生物が思いがけない有益な可能性を持っていることが明らかになった。 この研究では、この炭疽病菌の毒素が痛みを感知するニューロンのシグナル伝達を変化させ、中枢神経系や末梢神経系のニューロンを標的として投与すると、苦痛を感じている動物に緩和を与えることが明らかにされた。 この研究はハーバード・メディカル・スクール（HMS）の研究者が主導し、企業の科学者や他の機関の研究者と共同で行われ、2021年12月20日にNature Neuroscienceのオンライン版に掲載された。この論文は「炭疽病毒素が痛みのシグナル伝達を制御し、分子カーゴをANTXR2+DRG感覚ニューロンに送り込む（Anthrax Toxins Regulate Pain Signaling and Can Deliver Molecular Cargoes into ANTXR2+DRG Sensory Neurons）」 と題されている。 さらに、研究チームは、炭疽病毒素の一部を異なる種類の分子カーゴと組み合わせ、痛みを感知する神経細胞に送り込んだ。この技術は、痛みの受容体に作用しながらも、オピオイドなどの現行の鎮痛剤のように全身に広く作用しない、新しい精密標的型疼痛治療薬の設計に用いることができるという。 HMSブラバトニック研究所の免疫学の准教授である研究主任のIsaac Chiu博士は、「細菌毒素を用いて神経細胞に物質を送達し、その機能を調節するというこの分子プラットフォームは、痛みを媒介する神経細胞を標的とする新しい方法だ」と述べている。 研究者らは、疼痛管理のための現在の治療法を拡大

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Weill Cornell Medicineの研究者らによる新しい研究によると、胚発生の最初の1カ月間の脳細胞の複数の変化が、後年の統合失調症に関与している可能性があることが明らかになった。この研究は、2021年11月17日にMolecular Psychiatry誌のオンライン版に掲載された。この研究者らは、統合失調症患者と未病者から採取した幹細胞を用いて、実験室で3次元の「ミニ脳」またはオルガノイドを増殖させた。両者の発生を比較した結果、患者の幹細胞から育てたオルガノイドでは、細胞内の2つの遺伝子の発現低下が初期の発生を妨げ、脳細胞の不足を引き起こしていることを発見した。このオープンアクセス論文は、「統合失調症は、患者由来の脳オルガノイドにおける細胞特異的神経病理と複数の神経発達メカニズムによって定義される（Schizophrenia Is Defined by Cell-Specific Neuropathology and Multiple Neurodevelopmental Mechanisms in Patient-Derived Cerebral Organoids）」と題されている。 「今回の発見は、統合失調症に対する科学者の理解における重要なギャップを埋めるものだ 。」と、筆頭著者であるWeill Cornell MedicineのFeil Family Brain and Mind Institute and the Center for Neurogeneticsの神経科学助教授Dilek Colak博士（写真）は述べている。統合失調症の症状は一般的に成人してから発症するが、この病気の患者の脳を死後調査したところ、脳室と呼ばれる空洞の拡大や皮質層の違いが見つかり、これらはおそらく人生の早い時期に生じたものであると考えられている。 「精神分裂病が初

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ノースウェスタンメディシンの研究者が、患者の脳脊髄液（CSF）内に自閉症の1つのタイプのバイオマーカーを発見したと発表した。2021年12月17日にNeuron誌にオンライン掲載されたこの研究論文は、「CSFで検出される Shed CNTNAP2 Ectodomain はPMCA2/ATP2B2を介してCa2+の恒常性とネットワークの同期を制御する。（Shed CNTNAP2 Ectodomain Is Detectable in CSF and Regulates Ca2+ Homeostasis and Network Synchrony Via PMCA2/ATP2B2）」と題されている。 ノースウェスタン大学のRuth and Evelyn Dunbar教授（精神医学・行動科学）、Peter Penzes博士（神経科学・薬理学）は、このバイオマーカーの存在により、自閉症とてんかんの関連性を明らかにすることができると述べている。ノースウェスタン大学医学部の自閉症・神経発達研究センター長でもあるPenzes博士（写真）は、「脳内では興奮が強すぎ、抑制が弱すぎることが、自閉症とてんかんの両方に影響を与える可能性がある」「脳脊髄液に自閉症のバイオマーカーがあるという報告は今回が初めてだ。」と述べている。 自閉症の患者の中には、てんかんを併発する人もおり、特にCNTNAP2（contactin-associated protein-like 2）という遺伝子の変異と自閉症が関連している患者は、てんかんを併発することがある。最新の基準ヒトゲノムGRCh38以来、CNTNAP2はヒトゲノムの中で最も長い遺伝子である。この遺伝子は通常、神経細胞が互いにつながるのを助ける細胞接着タンパク質を作り出すが、機能喪失変異が自閉症とてんかんの両方に関連している。 今回の研究で、Penz

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紙によるささいな切り傷が、激しい活動の場となる。そこでは表皮の幹細胞が勢いよく再生され、傷を修復している。この表皮幹細胞の中には、その部位にもともと存在するものもあれば、傷口を感知して毛包から傷口に移動し、本来の表皮幹細胞のように変化した新参者もあることがわかっている。毛包から皮膚表面に移動した幹細胞は、その遺伝子の中に、毛包から皮膚表面に移動し、傷ついた皮膚を修復し、最後に新しい場所に適応するための記憶を保持していることが明らかになった。これらの幹細胞は、未熟な表皮幹細胞とほとんど見分けがつかない。しかし、2021年11月26日号のScience誌に掲載された新しい研究によると、彼らは傷を早く治すための下準備ができており、傷を繰り返すうちに、慢性疾患や癌につながるような記憶を身につける可能性があることが示唆された。この論文は「幹細胞は多様なエピジェネティック記憶を蓄積することで潜在能力を拡大し、組織のフィットネスを変える（Stem Cells Expand Potency and Alter Tissue Fitness by Accumulating Diverse Epigenetic Memories）」と題されている。 ロックフェラー大学のElaine Fuchs博士(本研究の主著者)は、「毛包由来表皮幹細胞は、通常の表皮幹細胞と同じように見える。」「しかし、その移動の記憶と、強化された可塑性が、結果をもたらしている。」と述べている。   炎症性記憶の先へ 近年、科学者らは、免疫細胞が病原体を撃退する際にエピジェネティックな変化を獲得し、訓練された免疫または炎症記憶として知られるプロセスでさらなる炎症に対して感作することを発見した。 Fuchs博士らは、乾癬、アトピー性皮膚炎、慢性創傷にまつわる謎のいくつかを解明しようと、2017年に皮膚における炎症記憶

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マウスを使った新しい研究で、褐色脂肪を移植すると心臓発作後の2型糖尿病の危険因子を低減できることが示された。この発見は、いわゆる「良い」脂肪の有益な特性を、健康問題の予防に役立つ医薬品に応用したいと考えている科学者にとって心強いものだ。この研究では、肥満マウスの腹部に褐色脂肪組織を移植することで、軽度の心臓発作後に2型糖尿病の特徴である耐糖能異常を発症するのを防いだ。 また、心臓発作後の悪影響につながる遺伝子の活性化が、移植したマウスでは抑制された。このことから、褐色脂肪組織は体内の他の組織と「対話」し、さまざまな代謝関連プロセスに影響を与えていることが示唆された。研究チームは、このクロストークの背後にある物質やメカニズム、そしてそれが全身の生理機能にどのような影響を及ぼすのかについて、引き続き解明を進めていく予定である。   「今回の研究では、褐色脂肪組織を移植したマウスは、依然として肥満であったが、より代謝的に健康であった。心臓発作による耐糖能異常は、褐色脂肪組織によって否定されたのだ。この研究結果は、かなり強力な主張だ。」「我々は、褐色脂肪が何かを分泌していると考えている。そして、何が分泌されているのかを特定できれば、それを治療対象として狙えるのだ。」と、研究主任のオハイオ州立大学医学部生理学・細胞生物学准教授、Kristin Stanford博士（写真）は述べた。 この研究は、2021年10月29日、International Journal of Obesityのオンライン版に掲載された。オープンアクセス論文は「褐色脂肪組織が高脂肪食マウスの軽症心筋梗塞後の耐糖能異常と心臓リモデリングを抑制する（Brown Adipose Tissue Prevents Glucose Intolerance and Cardiac Remodeling in High-

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2021年12月14日、エイジックス・セラピューティクス社（AgeX Therapeutics, Inc. (以下「AgeX」、NYSE American：AGE）は、癌化学療法や放射線療法による脳機能への神経認知への悪影響に対する治療法の開発を目的として、AgeX多能性幹細胞由来の神経幹細胞が生成するエクソソームやその他の細胞外小胞（EVs）の治療可能性について、カリフォルニア大学アーバイン校（UCI）と共同研究することを発表した。この研究プロジェクトは、何百万人もの癌サバイバーのQOLに影響を与える、アンメットメディカルニーズに応えることを目的としている。AgeX社とカリフォルニア大学の契約は、UCI Beall Applied Innovationのチームが担当した。 UCIでは、UCI幹細胞研究センターの准教授であるMunjal Acharya博士の指導のもと、研究が行われる。Acharya博士は過去10年間、再生医療および癌治療による脳損傷の分野で研究を行ってきた。現在、Acharya博士の研究室では、放射線誘発性脳損傷の分子・細胞メカニズム、アルツハイマー病の再生治療、ケモブレインの研究を行っている。 エクソソームとは、細胞から分泌されるナノサイズの外分泌物で、脂質、タンパク質、核酸などを内包し、細胞間の情報伝達に関与することができる。Acharya博士は、ハンチントン病やその他の神経疾患の治療法を求めているAgeX社のプログラムにおいて、AgeX社の多能性幹細胞から神経幹細胞を誘導するためにUCIで使用している細胞培養条件付き培地のサンプルから、エクソソームやその他のEVを探索する予定である。 Acharya博士は、脳腫瘍治療モデルマウスを用いて、放射線療法や化学療法によって誘発される脳の認知障害や神経炎症の修復におけるエクソソームやその他のEVの安全性

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テネシー州ナッシュビルにあるバンダービルト大学医療センター（VUMC）の研究者らは、複数の癌、心血管疾患、アルツハイマー病、さらにはCOVID-19に関連する酵素、タンパク質、RNAを含む「スーパーメア （Supermere）」と呼ばれる細胞から放出されるナノ粒子を発見した。この発見は、2021年12月7日にNature Cell Biology誌のオンライン版で報告され、健康と病気の両方において、細胞外小胞（EV）とナノ粒子が細胞間の重要な化学的「メッセージ」のシャトリングに果たす役割の理解に大きな前進をもたらすものである。このオープンアクセス論文は「スーパーメア は、疾患バイオマーカーと治療標的を豊富に含む機能性細胞外ナノ粒子（Supermeres Are Functional Extracellular Nanoparticles Replete with Disease Biomarkers and Therapeutic Targets）」と題されている。 この論文の筆頭著者であるRobert Coffey医学博士は、「我々は、癌やその他の多くの疾患状態において、これらの スーパーメア に含まれるバイオマーカーや治療標的を多数同定した。今、残されているのは、これらがどのように放出されるのかを解明することだ。」と述べている。 Coffey博士は、VUMCのイングラム癌研究教授、医学と細胞・発生生物学教授で、大腸癌の研究で国際的に知られている。彼のチームは現在、血流中の癌特異的ナノ粒子の検出と標的化により、早期診断とより効果的な治療につながるかどうかを研究している。 2019年、Coffey博士の研究室の元研究員で、現在は医学部の研究講師を務めるDennis Jeppesen博士が、高度な技術を用いて "エクソソーム "と呼ばれる膜に包まれた小さな細胞外小胞を分

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1型糖尿病患者において、移植した細胞からインスリンが分泌されることを証明した多施設共同臨床試験の中間結果が発表された。ヒト多能性幹細胞（PSC）由来の膵臓内胚葉細胞（代表画像）を移植し、26名の患者を対象に、安全性、忍容性、有効性を検証した。インプラントから分泌されたインスリンが患者に臨床効果をもたらすことはなかったが、本データは、ヒト患者において分化した幹細胞が食事によりインスリン分泌を制御していることを示す初めての報告となる。この成果は、2021年12月2日、Cell Stem CellおよびCell Reports Medicineのオンライン版に掲載された。 Cell Stem Cellの論文は「幹細胞を用いた糖尿病における膵島置換療法。臨床に至るまでの道程（Stem cell-Based Islet Replacement Therapy In Diabetes: A Road Trip That Reached the Clinic）」と題されている。またCell Reports Medicineの論文は「（Insulin Expression and C-Peptide in Type 1 Diabetes Subjects Implanted with Stem Cell-Derived Pancreatic Endoderm Cells in an Encapsulation Device）」と題されている。 「画期的なことが起きた。」ライデン大学医療センターのEelco de Koning博士は、Cell Stem Cellに掲載された解説の共著者として、「インスリン産生細胞が無限に供給される可能性は、1型糖尿病を患う人々に希望を与える」「臨床的な効果は得られなかったものの、移植から1年後の細胞の生存と機能性を初めて報告した本研究は、ヒトPSC由来の

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「腫瘍の内側だけでなく、外側も見なければならない」と、スペイン国立癌研究センター（CNIO）のHéctor Peinado研究員（写真）は語った。腫瘍がどのように環境を操作して前進するのか、Peinado博士が長年答えを出そうとしている大きな疑問の一つである。何十年もの間、腫瘍と戦うために、研究者は腫瘍の本質的な行動を研究することに重点を置いてきたが、腫瘍を取り巻く環境については研究してこなかった。Peinado博士は、CNIOの微小環境・転移グループのリーダーで、腫瘍から放出されるエクソソームと呼ばれるナノ粒子が、どのように腫瘍の微小環境を操作して転移を促進させるかなど、転移進行に関わるメカニズムについて研究している。 2021年11月25日にNature Cancer誌にオンライン掲載された論文では、メラノーマの進行に重要なこのプロセスがどのように起こるかが説明されている。エクソソームは、最初に転移が起こるリンパ節であるセンチネルリンパ節に移動し、そこから転移に適した環境（pre-metastatic niche）を遠隔的に準備するのだ。 今回、研究グループは、神経成長因子受容体（NGFR）分子がこのプロセス全体を動かしており、これを阻害することで動物モデルにおける転移が劇的に抑制されることを確認した。転移の抑制はTHX-Bを用いて達成された。この分子は他の病態の治療にも試験的に用いられており、腫瘍の治療への応用の可能性を加速させるものである。 このNature Cancer誌の論文は、「メラノーマ由来細胞外小胞によるNGFR依存的なリンパ管新生と転移の誘導機構（Melanoma-Derived Small Extracellular Vesicles Induce Lymphangiogenesis and Metastasis Through an NGFR-

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脳の一部である海馬の神経細胞の細胞体に見られる不思議なタンパク質の集団に、現在、カリフォルニア大学デービス校医学部の生理学・膜生物学特別教授であるJames Trimmer博士（写真）は、30年間興味をそそられ困惑させられていたが、ついにその答えを得ることができた。Trimmer博士らは、2021年11月16日にPNAS誌に発表した新しい研究で、これらのタンパク質クラスターが神経細胞内のカルシウムシグナル伝達の「ホットスポット」であり、遺伝子転写の活性化に重要な役割を果たしていることを明らかにした。 PNAS誌に掲載されたこの論文は「小胞体-小胞体結合部におけるL型カルシウムチャネルのKv2.1誘導クラスター化による神経細胞の興奮-転写結合の制御（Regulation of Neuronal Excitation-Transcription Coupling by Kv2.1-Induced Clustering of Somatic L-Type Ca2+ Channels at ER-PM Junctions）」と題されている。 この転写とは、ニューロンのDNAの一部がメッセンジャーRNA（mRNA）の鎖に「転写」され、それが細胞に必要なタンパク質を作り出すために使われることを指している。   Structures Found in Many Animals Dr. Trimmer’s lab studies the enigmatic clusters in mice, but they exist in invertebrates and all vertebrates–including humans. Dr. Trimmer estimates that there can be 50 to 100 of these large clusters on

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大人の脳の視覚野には、顔に特化した小さな領域と、体や風景などの情景に強いこだわりを持つ領域が存在する。これまで神経科学者らは、子供のうちにこれらの領域が発達するには、何年もの視覚体験が必要であると考えてきた。しかし、マサチューセッツ工科大学（MIT）の新しい研究によると、これらの領域はこれまで考えられていたよりもずっと早い時期に形成されることが示唆された。生後2カ月から9カ月の乳児を対象とした研究では、乳児の視覚野の中に、大人と同じように、顔、体、風景のいずれかに強い選好性を示す領域が確認された。 「これらのデータは、これまでの発達のイメージを覆すものであり、乳児の脳は、我々が考えていたよりも早く、さまざまな点で大人に似ていることがわかった」と、MITのマクガバン脳研究所に所属する、本研究の上席著者のRebecca Saxe博士は述べている。 この研究者らは、機能的磁気共鳴画像（fMRI）を用いて、50人以上の乳児から使用可能なデータを収集した。これにより、これまでにない方法で乳児の視覚野を調べることができた。 MITの大学院生であり、本研究の筆頭著者であるHeather Kosakowski氏は、「この結果によって、多くの人が、乳児の脳、発達の出発点、そして発達そのものについての理解を深めなければならなくなるだろう」と語った。この研究は、2021年11月15日にCurrent Biology誌のオンライン版に掲載された。この論文は、「乳児の腹側視覚経路における顔、情景、身体への選択的反応（Selective Responses to Faces, Scenes, and Bodies in the Ventral Visual Pathway of Infants）」と題されている。 特徴的な領域 今から20年以上前、マサチューセッツ工科大学（MIT）のNanc

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NIH長官のFrancis Collins医学博士は、2021年11月12日のディレクターブログで、MITのコッホ統合癌研究所所長であるTyler Jacks教授とMITの研究者であるMegan Burger博士が同僚と共に行ったT細胞の疲弊に関する研究が、「T細胞を "覚醒"させ、身体が本来持っている癌と闘う力を再活性化させることができる癌ワクチンを開発するための戦略」の構築につながったことを紹介した。Collins博士は、「この研究者らは、この癌ワクチンのアプローチが、他の方法で癌に対する免疫システムを解放する免疫療法薬と併用することで、さらに効果を発揮するかどうかを知りたいと考えている。」 と書いている。 以下は、Collins博士のブログの内容だ。彼は、Burger博士とJacks博士らが2021年9月16日発行のCell誌に掲載した最近の論文について説明している。この論文は、「腫瘍におけるTCF1+前駆CD8 T細胞の表現型を形成する抗原優位性のヒエラルキー（Antigen Dominance Hierarchies Shape TCF1+ Progenitor CD8 T Cell Phenotypes in Tumors）」と題されている。   NIHディレクターブログ （2021年11月12日）より 「癌をより正確に攻撃するための免疫システムの教育」 COVID-19からヒトを守るために、ファイザー社とモデナ社のmRNAワクチンは、注入された合成メッセンジャーRNAをコロナウイルスのスパイクタンパク質に翻訳するようにヒトの細胞をプログラムし、将来出現するそのタンパク質に対して免疫系が武装するように仕向ける。また、免疫系を訓練することで、癌細胞の特徴的なタンパク質を見つけ出して攻撃し、癌細胞を死滅させ、健康な細胞には影響を与えないようにすることも可能

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ノースウェスタン大学の研究者らは、「踊る分子」を利用して、重度の脊髄損傷後の麻痺を回復させ、組織を修復する新しい注射療法を開発した。2021年11月11日発行のScience誌に掲載された今回の研究では、麻痺したマウスの脊髄周辺の組織に注射を1回打った結果、わずか4週間後には、歩く能力が回復したという。この論文は 「超分子運動を強化した生物活性スキャフォールドが脊髄損傷からの回復を促進する（Bioactive Scaffolds with Enhanced Supramolecular Motion Promote Spinal Cord Injury）」と題されている。 この画期的な治療法は、細胞が修復・再生するきっかけとなる生物活性シグナルを送ることで、重度の損傷を受けた脊髄を以下の5つの点で劇的に改善した。 （1）軸索と呼ばれる神経細胞の切断された延長部分が再生された （2）再生や修復の物理的な障壁となる瘢痕組織が大幅に減少した （3）電気信号を伝達するのに重要な軸索の絶縁層であるミエリンが細胞の周囲で効率的に再形成された （4）損傷部位の細胞に栄養を供給するための機能的な血管が形成された （5）より多くの運動神経細胞が生存した また、この治療法が機能を果たした後、そのマテリアルは12週間以内に細胞の栄養となるように生分解され、その後は目立った副作用もなく体内から完全に消失した。本研究は、化学構造の変化によって分子の集団的な動きを制御し、治療効果を高めた初の研究である。 この研究を主導したSQI（Simpson Querrey Institute for BioNanotechnology）のSamuel Stupp博士（Board of Trustees Professor of Materials Science and Engineering,

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ロックフィッシュは環太平洋地域のメニューに登場するが、ほとんどの場合、その魚の産地や137種のうちのどの魚かを気にすることなく、単にロックフィッシュと呼ばれたり、間違ってロックコッドやレッドスナッパーと呼ばれたりしている。しかし、この一見無名の魚は、地球上の脊椎動物の中で最も長寿であることから、寿命を決定する遺伝子や、長生きすることのメリット・デメリットを知る手がかりとなる。カリフォルニア大学バークレー校の生物学者らは、2021年11月11日付のScience誌に掲載された研究で、太平洋沿岸に生息する既知のロックフィッシュの約3分の2の種のゲノムを比較し、寿命が大きく異なる原因となる遺伝子の違いを明らかにした。Science誌に掲載されたこの論文は、「太平洋のロックフィッシュ類における極端な寿命の起源と進化（Origins and Evolution of Extreme Life Span in Pacific Ocean Rockfishes）」と題されている。 色鮮やかなカラフトメバル（Sebastes dallii）のように、10年程度しか生きられないロックフィッシュもいれば、日本からアリューシャン列島まで生息するロックフィッシュの中で最も長寿なルージェイメバル（Sebastes alutianus）は、寒くて深い沿岸水域の海底で200年以上も生きられる。 これらの魚の寿命、大きさ、生活様式、生態的ニッチなどの違いを科学者らは「表現型」と呼んでいるが、これらはわずか1,000万年の間に進化したものであり、魚類の中でも最も急速な進化を遂げている。 研究者らは、ロックフィッシュの寿命を決定する遺伝子を明らかにするために、88種のロックフィッシュから組織を採取し、PacBio（SMRT）シーケンス（Pacific Biosciences社の技術を用いた高忠実度リード

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非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）は、アルコール依存症や他の肝疾患とは無関係に肝臓に脂肪が蓄積される疾患だ。非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）は、アルコール依存症や他の肝疾患とは無関係に肝臓に脂肪が蓄積する疾患で、肥満や糖尿病と関連することが多く、メタボリックシンドロームの一つと考えられている。非アルコール性脂肪性肝炎（NASH）は、炎症を起こすことで進行するが、そのメカニズムは現在のところ不明だ。NASHは、肝不全、肝硬変、肝癌などの重篤な合併症を引き起こす可能性がある。今回、筑波大学を中心とする研究チームは、チロシナーゼ遺伝子に点変異を持つアルビノマウスが、変異のない遺伝子を持つマウスよりもNAFLD/NASHに罹患しやすいことを発見した。 2021年11月8日にScientific Reports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「チロシナーゼ遺伝子座の点変異を有するアルビノマウスは、高コレステロール食によりNASHに罹患しやすい（Albino Mice with the Point Mutation at the Tyrosinase Locus Show High-Colesterol Diet-Induced NASH Susceptibility）」と題されている。 NAFLDの有病率や重症度は民族によって異なることが知られており、ヒスパニック系の人々に最も多いことが知られている。チロシナーゼ遺伝子は、肌の色に影響を与えるメラニンの生成に関与する酵素をコードしている。研究チームは、予備的な計算機解析により、チロシナーゼ遺伝子のさまざまな点変異も民族間で頻度が異なり、ヒスパニック系集団では2つの主要な変異が高い頻度で観察されることを確認した。そこで研究チームは、チロシナーゼ遺伝子の変異が、NAFLDやNASHの罹患率や重症度に影

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神経細胞は、カリウムやナトリウムなどのイオンの流れを制御するイオンチャネルによって生成される電気インパルスを介して相互に通信している。今回、MITの神経科学者らは、他の哺乳類の神経細胞と比較して、ヒトの神経細胞にはこれらのチャネルの数が予想よりもはるかに少ないという驚くべき新事実を発見した。研究者らは、このチャネル密度の低下により、ヒトの脳がより効率的に機能するように進化し、複雑な認知タスクを実行するために必要な他のエネルギー集約型プロセスに資源を振り向けることができるようになったのではないかと考えている。 「脳がイオンチャネルの密度を減らすことでエネルギーを節約できれば、そのエネルギーを他の神経細胞や回路のプロセスに費やすことができる」と、MITのマクガバン脳研究所に所属する脳・認知科学准教授で、本研究の上席著者であるMark Harnett博士は述べている。2021年11月10日にNatureのオンライン版に掲載されたこの論文は、「哺乳類大脳皮質第5層ニューロン生物物理学のアロメトリックルール（Allometric Rules for Mammalian Cortical Layer 5 Neuron Biophysics）」と題されている。 Harnett博士らは、10種類の哺乳類の神経細胞を分析し、この種の研究では最も大規模な電気生理学的研究を行い、ヒトを除くすべての種に当てはまる「ビルディングプラン」を特定した。その結果、神経細胞のサイズが大きくなるにつれて、神経細胞内に存在するチャネルの密度も高くなることがわかった。 しかし、ヒトの神経細胞は、この法則の顕著な例外であることがわかった。 本研究の筆頭著者である元MIT大学院生のLou Beaulieu-Laroche博士は、「これまでの比較研究で、ヒトの脳は他の哺乳類の脳と同じように構築されていることがわ

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1800年代、3つの言語が刻まれた古代の岩板「ロゼッタ・ストーン」は、エジプトの象形文字を解読するのに役立った。今、あるコンピュータープログラムが、遺伝暗号に対して同様のことを行っている。「Codetta」と名付けられたこのプログラムは、あらゆる生物のゲノム配列を読み取って、その遺伝コードを吐き出すことができる。遺伝情報をタンパク質を作るための命令に変換する生物学的な鍵である。生命の木の大部分において、このコードは普遍的である。しかし、一部の生物では、遺伝情報が他の生物とは異なる命令をコードしているという例外が見つかっている。 ハーバード大学の大学院生、Kate Shulgina氏とハワード・ヒューズ・メディカル研究所の研究員、Sean Eddy博士は、これまでにない5つのコードを発見したことを、2021年11月9日付の学術誌eLifeで報告した。「Kateには、彼女の新しいコードがそのまま教科書に載ると伝えた」とEddy博士は語った。このeLife誌に掲載された論文は「25万以上のゲノムにおける代替遺伝暗号の計算機的スクリーニング（A Computational Screen for Alternative Genetic Codes in Over 250,000 Genomes）」と題されている。 ユニバーシティ・カレッジ・ダブリンの進化遺伝学者のKen Wolfe博士（今回の研究には関与していない）は、「今回の研究チームの方法は、これまでの研究に比べて、より速く、より厳密で、より包括的なものだ。研究チームは、バクテリアや古細菌のゲノムをすべて調べた。」と述べている。 この報告書では、あらゆる生物のゲノム配列を読み取って、その遺伝暗号を決定することができる新しいコンピュータプログラムについて詳しく述べられている。このCodettaプログラムは、遺伝暗号がどのよう

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ファイザー社 (NYSE: PFE）は、重症化のリスクが高い非入院の成人COVID-19患者を対象としたフェーズ2/3 EPIC-HR（Evaluation of Protease Inhibition for COVID-19 in High-Risk Patients）無作為化二重盲検試験の中間解析結果に基づき、治験薬であるCOVID-19経口抗ウイルス剤候補のPAXLOVID™が入院および死亡を有意に減少させたことを発表した。予定されていた中間解析では、症状発現後3日以内に治療を受けた患者において、COVID-19に起因する入院またはあらゆる原因による死亡のリスクが、プラセボと比較して89％減少したことが示された（主要評価項目）。PAXLOVID™を投与された患者のうち、無作為化後28日目までに入院した患者は0.8％（3/389人が入院し、死亡はなし）であったのに対し、プラセボを投与された患者のうち、入院または死亡した患者は7.0％（27/385人が入院し、7人がその後死亡）であった。 これらの結果の統計的有意性は高かった（p<0.0001）。COVID-19に関連した入院または死亡は、症状発現後5日以内に治療を受けた患者においても同様の減少が認められた。PAXLOVID™の投与を受けた患者のうち、無作為化後28日目までに入院したのは1.0％（入院したのは6/607人、死亡はなし）であったのに対し、プラセボの投与を受けた患者では6.7％（入院したのは41/612人、その後の死亡は10人）であり、高い統計的有意性が認められた（p<0.0001）。28日目までの全試験集団において、PAXLOVID™を投与された患者では死亡例がなかったのに対し、プラセボを投与された患者では10例（1.6>#/span###）の死亡例が報告された。 独立したデータモニタ

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Research Indicates How the Novel Coronavirus Escapes Cell’s Antiviral Defensesブリティッシュコロンビア大学（UBC）を中心とする研究チームは、COVID-19の原因ウイルスが感染した細胞内で破壊を免れ、SARS-CoV-2が体内に留まり、拡散し続ける仕組みを解明した。この発見は、新型コロナウイルスが起こした細胞内クーデター、すなわち、正常な細胞の防御機能を破壊してヒトの宿主細胞を乗っ取る方法を説明するものである。「我々は、ウイルスが宿主細胞内の重要なセンサータンパク質であるガレクチン-8に付着し、その働きを停止させることを発見した。SARS-CoV-2は、ガレクチン-8を不活性化することにより、細胞の抗ウイルス防御システムを停止させ、ウイルスが宿主を乗っ取ることを可能にするのだ」と、本研究の上席著者であり、カナダリサーチチェア、UBC血液研究センター、生命科学研究所、歯学部の主任研究員であるChris Overall博士は語る。Overall博士は、地元、国内、海外の協力者を集めて本研究のためのサンプルを提供した。この研究は2021年10月26日発行のCell Reports誌に掲載された。本研究の共同著者であるIsabel Pablos博士とYoan Machado博士は、共にOverall博士の研究室のポスドクだ。このCell Reports誌に掲載されたオープンアクセス論文は、「SARS-CoV-2 3CLpro基質分解物のグローバル分析によるCOVID-19の機構解明（Mechanistic Insights into COVID-19 by Global Analysis of the SARS-CoV-2 3CLpro Substrate Degradome）」と題されている。 SA

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la Caixa財団が支援するバルセロナ国際保健研究所（ISGlobal）主導の新研究により、COVID-19は季節性インフルエンザと同様に、低温と湿度に関連した季節性感染症であることが確実に証明された。この結果は、2021年10月21日にNature Computational Science誌のオンライン版に掲載され、空気感染によるSARS-CoV-2の感染がかなり寄与していること、そして "空気の衛生"を促進する対策に移行する必要性も支持している。このオープンアクセス論文は、「両半球におけるCOVID-19パンデミックウェーブの気候的特徴（Climatic Signatures in the Different COVID-19 Pandemic Waves Across Both Hemispheres）」と題されている。   SARS-CoV-2に関する重要な問題は、インフルエンザのような季節性ウイルスとして振る舞っているのか、あるいは今後振る舞うのか、あるいは1年のどの時期にも同じように感染するのか、ということである。最初の理論的モデリング研究では、ウイルスに対する免疫を持たない感受性の高い人が多いことから、COVID-19の感染に気候は影響しないと考えられていた。しかし、中国でCOVID-19が最初に伝播したのは、北緯30度から50度の間で、湿度が低く、気温も低い（摂氏5度から11度の間）地域であったことを示唆する観察結果もある。 ISGlobalのClimate and Healthプログラムのディレクターであり、本研究のコーディネーターを務めるXavier Rodó博士は、「COVID-19が真の季節性疾患であるかどうかという問題は、効果的な介入策を決定する上で、ますます重要になってきている」と説明する。   この疑問に答えるため、Rodó博士ら

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中国科学院プロセス工学研究所（IPE）の研究者らは、癌免疫療法を支援するために、免疫反応と腫瘍微小環境を共同で活性化するマクロファージと腫瘍のキメラ型エクソソームを開発した。この研究は、Science Translational Medicine誌のオンライン版に2021年10月13日に掲載された。この論文は、「マクロファージと腫瘍のキメラ型エクソソームがリンパ節と腫瘍に蓄積し、免疫反応と腫瘍微小環境を活性化する（Macrophage-Tumor Chimeric Exosomes Accumulate in Lymph Node and Tumor to Activate the Immune Response and the Tumor Microenvironment）」と題されている。 腫瘍細胞と闘うために免疫システムを強化または利用する癌免疫療法は、大きな期待が寄せられている。癌免疫療法の多くは、免疫細胞を大量に産生することに基づいている。しかし、これらの免疫細胞の機能は、固形癌における免疫抑制的な微小環境によって常に損なわれている。 これまでの研究で、エクソソームと呼ばれる細胞内のナノサイズの分泌小胞が治療薬として機能し、循環している癌細胞が主な腫瘍部位に戻る「ホーミング」能力を持つことが明らかになっている。 そこで研究チームは、腫瘍細胞から分離した核を活性化したマクロファージに導入し、生物学的に再プログラムしたマクロファージと腫瘍細胞のキメラ型エクソソーム「活性化マクロファージ-腫瘍細胞エクソソーム（aMT-exos）」を作製した。 「このキメラ型エクソソームには、MHC I分子、共刺激分子、免疫活性化サイトカインなど、さまざまな免疫成分が含まれていた。IPEのWei Wei教授は、「これらのキメラ型エクソソームは、そのナノサイズと腫瘍ホーミング分子の

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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。 全米フラジールX財団によると、フラジールX症候群の原因となる異常遺伝子の保有者は、男性では468人に1人、女性では151人に1人とされている。National Organization for Rare Disordersによると、SHANK3欠失者の30％以上は、欠失が検出されるまでに通常2回以上の染色体検査を必要とする。また、SHANK3欠失症の

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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。 敵対的な環境に対する生体の防御機構は、エネルギー的に高価であり、それらのうちのいくつかが活性化されると、トレードオフによって制約を受けることがある

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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。 今回の研究では、プリンストン大学助教授のShane Campbell-Staton博士らが、モザンビークのゴロンゴサ国立公園において、モザンビーク内戦の最中とその後に象牙狩りがアフリカゾウの進化に与えた影響を調査した。この紛争では、両陣営の武装勢力が戦費調達のために象牙取引に大きく依存していたため、現地のゾウの数が90％以上も急速に減少した。 Campbell-Staton博士らは、過去のフィールドデータと人口モデルを用いて、この時期の激しい密猟により、この地域のメスのゾウが完全に牙を失った頻度が増加したことを示した。また、牙のないオスの数が極端に少ないことから、このパターンは性差を伴う遺伝的なものである

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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。 ドナーとなった豚は、α-galと呼ばれる糖鎖をコードする遺伝子がノックアウトされており、これは豚の臓器に対して人間が抗体を介して拒絶反応を起こす原因となっている。さらに、豚の腎臓に対する新たな免疫反応を防ぐために、免疫系を「教育」する役割を持つ豚の胸腺を腎臓と一緒に移植した。 この手術は、ニューヨーク大学ランゴン校の特別に指定された研究倫理監督委員会によって承認された大規模な研究の一部だ。この手術は、同様の手術を追加して実施することを求める研究プロトコルの最新のステップだ。このような画期的な研究のための死後の全身提供は、臓器や組織が移植に適していない場合に、脳死宣言後に個人の利他的行為を実現するための新しい道筋を示している。 腎臓は、腹部外の上肢の血管に装着し、保護シールドで覆い、54時間の研究期間中

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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。 多くの人は、アルコールの過剰摂取だけが肝臓疾患を引き起こすと考えている。しかし、世界の成人の4分の1が非アルコール性脂肪性肝疾患に罹患している。非アルコール性脂肪性肝疾患は、肝臓に余分な脂肪が蓄積される疾患で、飲酒よりも肥満や糖尿病との関連性が高いと言われている。ほとんどの人は、自分が非アルコール性脂肪性肝疾患であることを知らないか、そのリスクが高いと思っている。 非アルコール性脂肪性肝疾患を治療せずに放置すると、進行して肝臓に脂肪が蓄積し、炎症、瘢痕化（線維化）、さらには肝臓に永久的な障害

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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。 この研究成果は、Nature Neuroscienceの2021年5月27日号に掲載された。この論文は「百万人の退役軍人プログラムにおける両祖性うつ病GWASと120万人以上のメタアナリシスが新たな治療の方向性を示す（Bi-Ancestral Depression GWAS in the Million Veteran Program and Meta-Analysis in >1.2 Million Individuals Highlight New Thera

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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。 この関係をさらに詳しく調べるために、Arnold博士らは、HANDLS（Healthy Aging in Neighborhoods of Diversity across the Life Span）研究に参加しているボルチモア市の住民を対象に、貧困によるエピジェネティックな影響の可能性を調べた。研究チームは、世帯収入が連邦政府の貧困ラインを上回っているか下回っていると報告されている239人の参加者から血液サンプルを採取した。そのうち119人は黒人と自称し、120人は白人と自称した。研究者らは

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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。 細胞が遺伝子のオン・オフを制御するために用いるエピジェネティックなメカニズムの一つに、DNAメチル化がある。DNAメチル化レベルは加齢とともに変化し、加齢の多くの生物学的指標と関連している。また、メチル化は、生涯にわたる環境要因や行動要因によっても影響を受けるため、

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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

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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。 「病原体はミツバチにとって間違いなくストレス要因だ」「しかし、養蜂家は食品の安全性を考慮して、農薬を使いたくない。そこで、我々は、ミツバチ

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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。 炎症と癌の関係を解明 炎症は、いくつかの癌種における腫瘍の発生と長い間関連していたが、その具体的な理由はこれまで明らかになっていなかった。共同研究者のEddardo Del Poggetto博士（ポスドク）とI-Lin Ho大

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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。 「何十年にもわたって研究が行われてきたが、膵臓癌は依然として厳しい診断が下されている」と、この研究の共著者であるジョンズ・ホプキンス大学医学部病理学教授のRalph Hruban医学博士は説明する。膵臓癌は、初期症状がなく、スクリーニングや早期発見のための信頼性の高い有効な方法がないため、患者の大部分は手術ができない末期段階で診断され、予後が極めて悪いのだ。Hruban博士によると、5年間の全生存率は10％以下で、転移性疾患を持つ患者の生存期間の中央値は12ヶ月以下だ。 膵臓腫瘍の遺伝子を調べる研究は数多く行われており、膵臓腫瘍に関連するいくつかの変異が確認されているが、これらの変異は薬物療法の対象にはならない。また、膵臓腫瘍は免疫系の反応をあまり起こさないため、免疫療法の効果はあまり期待できない。 膵臓癌と闘う新たな方法を求めて、Zhang博士、Hruban博士、臨床化学部門長兼

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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。 HIVは、体内で感染を防ぐのに重要な役割を果たす白血球の一種に感染することで、免疫システムを攻撃する。治療を行わないと、HIVはこの白血球を破壊し、体の免疫反応を低下させ、最終的にはAIDSを引き起こす。研究者らは、HIVとAIDSの治療と治癒のための新しい治療法の開発に取り組んでいるが、多くの理由からこの探求は困難だ。ひとつは、HIVが休眠状態に入り、体内に潜んで治療を逃れ、後になって再活性化することだ。特に脳に潜んでいるHIVは、血液脳関門のために治

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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

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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。 多くの人がMRSAを保有していても深刻な影響はない

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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。 「飼っていたムササビで試したところ、確かに効果があった。それで、じゃあ、他に何があるんだ？と言ったんだ」。大学時代のPynne博士は、短気で地下トンネルに生息するホリネズミの研究に力を入れていた。そこで彼は、手持ちのUVライトをホリネズミに向けてみた。 「すると、ホリネズミ

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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

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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。 この研究者らはまた、この新しいゲルが、腸管組織や子宮内膜組織など、他の種類の組織の培養にも使用できることを示した。 Griffith博士と、Cancer Research UKマンチェスター研究所のグループリーダーであるClaus Jorgensen博士は、2021年9月13日にNature Materials誌のオンライン版に掲載された論文の上級著者だ。主著者は、Cancer Research UKマンチェスター研究所の元大学院生であるChristopher Below博士だ。この論文は、「膵管腺癌オルガノイドの微小環境に触発された合成三次元モデル（A Microenvironment-Inspired Synthetic Three-Dimension

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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。 傷の治癒や新しい血管の形成にも、組織の再生を円滑に行うために、細胞間の広範なシグナル伝達が必要である。そのために、皮膚の細胞はいくつかのメカニズムを用いて相互にコミュニケーションをとっている。そのメカニズムの1つが細胞外小胞である。細胞外小胞は、細胞がさまざまな分子を

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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。 著者らは、すでにSARS-CoV-2に感染している細胞のウイルス複製を抑制するのに有効な9種類の薬剤を特定した。しかし、この研究はヒト細胞でしか行われていないという制限があり、患者のSARS-CoV-2の治療に効果があるかどうかはまだ検証されていない。この薬がCOVID-19患者の治療薬として適しているかどうかを判断するには、臨床試験が必要だ。 著者らは、「今回の研究により

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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。 国立小児病院の遺伝医学研究センターのディレクターであるEric Vilain医学博士は、「誰がリスクを抱えているかを知ることで、キャッサバの加工方法を改善したり、食生活を多様化したりするなど、ターゲットを絞った介入が可能になるだろう」「別の介入方法としては、マイクロバイオームを修正して保護レベルを高めることが挙げられる。しかし、これは意図しない結果やその他の副作用をもたらす可能性のある難しい作業だ。」と述べている。 コンゾの罹患率と重症度の正確な生物学的

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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。 また、キャバリア・キング・チャールズ・スパニエルのゲノムに、MMVDに関連する遺伝子変異が

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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。 彼らは、神経系に存在する2つのペプチド、カルシトニン遺伝子関連ペプチド（CGRP）と下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド（PACAP）が、片頭痛の痛みを引き起こすのに重要な役割を果たしていることをすでに知っていた。これらのペプチドは、関連するペプチドであるアミリンとともに、膵臓にも存在する。膵臓では、β細胞からのインスリンの分泌に影響を与えている。 インスリンは、体内の他の細胞がブドウ糖を吸収し、それを貯蔵したり、エネルギーとして利用したりするのを助けることで、血糖値を調整する。2型糖尿病では、他の細胞がインス

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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。 ACSミーティングで研究発表を行ったペンシルバニア州立大学のポスドクのジェシカ・カンズマン博士は、「昆虫は嗅覚の手がかりを頼りに餌や仲間、住む場所を探しているので、この匂いを利用して行動を操作する方法を調査する絶好の機会だ」と述べた。   アブラムシとテントウムシ アブラムシはさまざまな作物に甚大な被害を与える害虫であり、その数の多さ、植物病原菌を媒介する能力、殺虫剤への耐性の強さなどから、生産者にとって根強い問題となっている。また、テントウムシの好

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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

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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

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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 出血を止める方法は長年の課題であり、十分に解決されていないとZhao博士は述べた。傷口の縫合には一般的に縫合糸が使用されるが、縫合するには時間がか

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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 Re

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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。 共同研究者であるコペンハーゲン大学のエヴァ・ホフマン教授（PhD）は、次のように述べている。「卵子の中の損傷したDNAを修復することは、女性が生まれながらにして持っている卵子のプールを確立する上で、また、生涯を通じてどれだけ早く卵子を失うかについても、非常に重要であることは明らかだ。生殖機能の老化に関わる生物学的プロセスの理解が深まれば、不妊治療の選択肢の改善につなるだろう」と述べている。 今回の研究は、エクセター大学、ケンブリッジ大学MRC疫学ユニット、バルセロナ自治

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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

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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

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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。 Jonsson Cancer Centerのメンバーであり、UCLAのDavid Geffen School of Medicineの病理学および臨床検査医学の准教授である上席著者のDinesh Rao医学博士は、「このタイプの白血病は、分裂と拡散の速度が速いため、攻撃性が高い」「この病気は、CAR T細胞療法やブ

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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。 Veiseh博士は、「膵臓が通常行っていることを本当に再現したいのであれば、血管系が必要にながる。それが、今回のJDRFとの共同研究の目的だ。膵臓にはもともと血管があり、細胞は膵臓の中で特定の方法で組織化されている。Jordanと私は、自然界に存在するのと同じ方向にプリントしたいのだ」と述べた。 1型糖尿病は、膵臓から血糖値をコントロールするホルモンであるインスリンが分泌されなくなる自己免疫疾患だ。約160万人のアメリカ人が1型糖尿病を患っており、毎日100人以上の患者が診断されている。1型糖尿病は、インスリン注射で管理できる。しかし、インスリンの摂取と食事、運動、その他の活動とのバランスをとることは困難だ。研究によると、米国の1型糖尿病患者のうち、目標とする血糖値を常に達成しているの

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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。 フランス国立科学研究センター（CNRS）、エクス・マルセイユ大学、フランス血液研究所（EFS）の研究者らは、10万年前から4万年前に生きていたデニソワ人とネアンデルタール人の女性3人のゲノム配列を調べ、血液型を特定して、人類の進化の歴史について考察した。約40種類の血液型が知られているが、研究チームは、通常、輸血用に考えられているABO（A、B、AB、Oの血液型を決定する）とRhの7つの血液型に注目した。 今回の発見は、これまでの仮説を補強するものであると同時に、新たな驚きでもある。これまで、チンパンジーがA型、ゴリラがB型であるように、ネアンデルタール人はすべてO型であると考えられてきたが、研究者らは、これらの

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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。 本研究では、大規模な患者コホートから房水サンプルを採取し、VEGFやその他の炎症性サイトカインを定量化した。北京朝陽病院のTao Yong教授は、「房水サンプルでは、炎症とVEGFの高発現との間に強い関連性が認められた」と述べている。そこで彼らは、抗VEGF療法と抗炎症療法を組み合わせた相乗的な治療法を提案した。 このアプローチでは、制御性T細胞から分離したエクソソームを利用して、炎症性病変でマトリ

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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。 PNNには、コンドロイチン硫酸と呼ばれる化合物が含まれている。この中には、コンドロイチン4硫酸のように、ネットワークの働きを抑制して神経可塑性を阻害するものと、コンドロイチン6硫酸のように、神経可塑性を促進するものがある。加齢に伴い、これらの化合物のバランスが変化し、コンドロイチン6-硫酸のレベルが低下すると、学習能力や新しい記憶を形成する能力が変化し、加齢に伴う記憶力の低下につながると考えられている。 ケンブリッジ大学とリーズ大学の研究者らは、PNNのコンドロイチ

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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。 最適な再生を妨げる主な問題の1つは、切断された神経の軸索が再生して目標に到達するのが難しいことだ。これは、軸索が複数の方向に分岐してしまい、目的の器官に到達する確率が低くなることが一因と考えられている。 イスラエルのバル＝イラン大学コフキン工学部 ナノテクノロジー先端材料研究所のOrit Shefi教授は、「方向を示す手がかりが必要なのだ」と説明する。Shefi博士の研究室の研究員であるAntman-Passig 博士は、こう付け加えた。「軸索はかなりゆっくりと成長するので、これらの指導的指示は長時間にわたって体内にとどまる必要がある。」 Antman-Pas

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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。   裸子植物に迫る 動物では2本以上の染色体を持つ「倍数体」は珍しいが、植物では当たり前の現象である。例えば、我々が食べている果物や野菜のほとんどは、近縁種同士の交配によっ

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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。 体内浸潤とは、原発巣から分離した癌細胞が体内の他の部位に移動してコロニーを作るために循環系に入ることだ。このオープンアクセス論文は、「流体せん断応力センサーTRPM7が腫瘍細胞の侵入を制御する（The Fluid Shear Stress Sensor TRPM7 Regulates Tumor Cell Intravasation）」と題されている。さらに、TRPM7の発現を人為的に増加させることで、腫瘍細胞の浸潤、ひいては転移を未然に防ぐことができる可能性も示されている。 TRPM7は、細胞内のカルシウムを制御していることが古くから知られていたが、今回、細胞の移動におけるTRPM7の役割について新たな知見が得られたことは、研究者らにとって非常に興味深いことだ。「このプロセスは

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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。 フランシス・クリック研究所の免疫生物学研究室のグループリーダーであるCaetano Reis e Sousa博士は、次のように述べている。「幹細胞がどのようにしてRNAウイルスから身を守っているのかを知ることは、非常に興味深いことだ。この防御方法は、植物や無脊椎動物も使用していることから、哺乳類の歴史をはるかにさかのぼり、進化の木が途切れた頃までさかのぼることがで

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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。 MITの生物工学および電気工学・コンピュータサイエンスの教授であるロン・ワイス博士（写真）は、2021年7月1日にScience誌のオンライン版に掲載された本研究の上席著者である。その他の著者には、元MITのポスドクであるトリスタン・ベプラー博士、MITのコンピュータサイエンス・人工知能研究所のサイモンズ教授で計算・生物学グループの責任者であるボニー・バーガー博士、ウィスコンシン大学の助教授であるブライアン・ティーグ博士、ペンステート・ハーシー医療センターの生化学・分子生物学科の学科長であるジム・ブローチ博士が含まれている。この論文は、「内在的なネットワークの発見のために設計されたタンパク質-リン酸化トグルネットワーク（An Engineered Protein-Phosphor

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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。 「我々は、ヒトの粘液に含まれる重要な情報であるムチンとも呼ばれる糖質を生産する方法を開発した。今回、抗体などの今日の他の治療用生物製剤を製造するのと同じ方法で、人工的に製造することが可能であることを示した」と、本研究の筆頭著者であり、コペンハーゲン・グライコミクス・センターのディレクターであるヘンリック・クラウゼン教授は述べている。 粘液（ムチン）は、そのほとんどが糖分で構成されている。今回の研究では、細菌が認識するのは、実はムチン上の糖の特別なパターンであることを示している。 「それは、体が善玉菌を選択し、病気の原因となる菌を非選択にする方法なのだ

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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。 研究チームは、細胞工場をバイオエンジニアリングして、特定のターゲット抗体に結合する磁気特性を持つナノビーズを組み立てた。そして、磁化されたナノビーズを卵巣癌細胞に加え、メチル化されたDNAを捕捉したり、 エクソソーム （細胞内小胞）を検出したりした。 シディキー准教授は、「このナノ材料は、特定の病気を検出する必要性に応じて設計することができるため、非常に柔軟性があり、特定の病気の検出に関連するほぼすべての種類の生体分子に合わせて調整することができる」と述べている。 いったん病気の分子がナノ材料に "捕獲 "されると、単純な磁石を使って体液から簡単に分離することができる。 シディキー准教授は、この方法は、現在の検出方法に比べて、より速く、より正確で、より安価であり、ナノビーズは産業用の細胞工

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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。 ルーベンスタイン博士のほか、コロンビア大学の元ポスドク、ソロモン・T・C・チャク博士とスティーブン・E・ハリス博士（いずれも現在はSUNY大学の助教授）、シアトル大学のクリスティン・M・ハルトグレン博士、ベッドフォード大学のニコラス・W・ジェフェリー博士らが、この研究に参加している。トロントにあるベッドフォード海洋研究所のジェフェリー博士は、真社会性のテッポウエビの種が、社会性の低い種に比べてゲノムサイズが大きいことを確認しただけでなく、このゲノムサイズの増加が、進化の過程で増殖したトランスポサブルエレメントの蓄積に

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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。 本研究の上席著者であるAsa Oxner医学博士（USF Health Morsani College of Medicine内科准教授・副学長）は、「現在、より多くのワクチンを接種することが重要視されているが、米国では未だに毎日何千人もの人々がCOVID-19に感染しており、かなりの数の人々が重篤な合併症に苦しんでい

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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。 これまでの研究では、シーラカンスの年齢を測定するために、12匹の小さなサンプルの鱗に刻まれた成長環を直接観察していた。その結果、シーラカンスは20年以上生きていないのではないかと考えられていた。もしそうだとすれば、シーラカンスはその大きさからして、最も成長の早い魚の一つということになる。シーラカンスの生物学的・生態学的特徴として知られている代謝の遅さや繁殖力の低さなどは、他の多くの深海生物のようにゆっくりとした生活史を持ち、ゆっくりと成長する魚の典型的な特徴であることを考えると、これは意外なことに思えた。 Mahé博士は、共著者のBruno Ernande博士、Marc Herbin博士とともに、フランス国立自然史博物館（Muséum National d'Histoire

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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。   シンプルなツール FISSTは、カップの水を口に運ぶ際に、強制的な吸引を必要とする、入口バルブ付きの硬い飲み口だ。吸引と嚥下を同時に行うことで、フレニック神経と迷走神経という2つの神経を刺激し、しゃっくりを解消する。 強く吸引すると、呼吸時に肺を膨らませるための筋肉である横隔膜が収縮する。また、吸

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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。 20年以上前に、物理学者の Colin Hill が生化学的な反応パラメータの詳細な知識に基づいて、個々の細胞の代謝活動をモデル化するというコンセプトを研究していた。同時期に、多くの企業や学術研究機関がこの分野に参入した。その後、GNSヘルスケアがリーダー的存在として台頭し、Hill は会長兼CEOを務めている。Hillは、PMWCのパネルディスカッション「Leveraging in silico Patients and AI to Better Design Clinical Trials」をリードし、Roychoudhury 博士、ノバルティス社のAIイノベーションセンターのグローバルヘッドであるIya Khalil 博士、アリアナ・ファーマ社のCEOであるMohammad Afshar 博士

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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。 この研究成果は、2021年6月11日、学術誌「Science Advances」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、「PolθはRNAを逆転写し、RNAによるDNA修復を促進する（Polθ Reverse Transcribes RNA and Promotes RNA-Templated DNA Repair ）」と題されている。 Pomerantz博士のチームは、筆頭著者であるGurushankar Chandramo

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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）   私たちの免疫系は、健康を維持しながら病気を退治するために重要な役割を果たしている。例えば、免疫系は、細菌、真菌、原虫など、さまざまな感染性病原体を認識して攻撃する能力を持っている。シカゴ大学医学部総合癌センターの研究者たちは、免疫系が癌に対して同様の反応を起こすことができるかどうか、またどのようにして反応を起こすのかについて興味を持っていた。 このような発見は、癌の弱点（アキレス腱）を明らかにし、望ましくない副作用の少ない、より効果的な新しい治療法の開発を可能にする。 その有力な手がかりとなるのが、白血球の一種である多形核好中球（PMN）である。PMNは、免疫系が発する化学的シグナルに反応して、体内の必要な部位に移動する。しかし、PMNが癌細胞を死滅させる正確なメカニズムは完全には解明されていない。 今回の新たな研究により、シカゴ大学の研究チームは、好中球エラスターゼ（ELANE）が、ヒトの好中球から放出され、癌細胞に特異的に細胞

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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。   このオープンアクセス論文は、「アルツハイマー病におけるエピゲノムワイド関連研究のメタアナリシスにより、大脳皮質全体での新規のメチル化差異遺伝子が明らかになる（A Meta-Analysis of Epigenome-Wide Association Studies in Alzheimer's Disease Highlights Novel Differentially Methylated Loci Across Cortex）」と題されている。 これらの研究は、アルツハイマー病で亡くなった人の脳サンプルを用いて分析された。アルツハイマー病協会が資金を提供し、医学研究評議会（MRC）と米国国立衛生研究所（NIH）が支援するこのプロジェクトでは、ゲノム上の約50万箇所のDNAメチル化と呼ばれるエピジェネティックな痕跡を調べた。エピジェネティックなプロセスは、遺伝子のスイッチのオン・オフをコントロールするもので、人体を構成するさまざまな細胞タイプや組織において、必要に応じて遺伝子の挙動が異なることを意味する。重要なことは、エピジェネティックなプロセスは、遺伝子とは異なり、環境要因によって影響を受ける可能性があるということだ。そのため、これらのプロセスは可逆的であり、新しい治療法につながる可能性がある。 今回の研究では、脳のさまざまな領域で、ゲノム全体のエピジェネテ

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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。   このオープンアクセスの論文は、「致死性微生物炎症に対する高脂血症の過敏性と核輸送シャトルの選択的標的化によるその回復（Hyperlipidemic Hypersensitivity to Lethal Microbial Inflammation and Its Reversal by Selective Targeting of Nuclear Transport Shuttles）」と題されている。 本論文の責任著者であり、バンダービルト大学の分子生理学・生物物理学の教授及びナッシュビル退役軍人局（VA）医療センターの健康研究員でもある Jacek Hawiger医学博士は、「生命を脅かす微生物による炎症は、米国および世界で何百万人もの人々を悩ませているメタボリックシンドロームの患者では、より深刻になる」「我々は、炎症の司令塔である細胞核への経路を探っている」と述べている。 細菌に感染すると、転写因子が免疫細胞や血管細胞の核に運ばれ、そこで遺伝子発現が再プログラムされて、感染に対抗する炎症分子の産生が促進される。しかし、この炎症反応は、放っておくと山火事のように小さな血管を傷つけ、多臓器不全や死に至ることがある。 メタボリックシンドロームの特徴である肥満や高血糖（糖尿病）、中性脂肪、コレステロールの値が高い（高脂血症）

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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。   今回の研究成果は、2021年5月15日付でActa Neuropathologica誌に掲載された。このオープンアクセス論文は、「パーキンソン病と多系統萎縮症を区別するために、神経細胞およびオリゴデンドログリアマーカーを用いて免疫沈降させた血液中のエクソソーム中のα-シヌクレインについて（α-Synuclein in Blood Exosomes Immunoprecipitated Using Neuronal and Oligodendroglial Markers Distinguishes Parkinson's Disease From Multiple System Atrophy）」と題されている。パーキンソン病は、筋硬直や振戦などの症状が類似しているため、MSAを含む他の神経変性疾患との区別が難しい場合がある。 どちらか一方の疾患と誤って診断された患者は、予期せぬ症状が出たときに不安を感じたり、パーキンソン病の誤診の場合は、予測よりも早く病気が進行してしまったりすることがある。 UCLAのデビッド・ゲフィン医科大学の神経学教授であるGal Bitan博士は、「パーキンソン病であれば、多くの治療法があり、長期間にわたって症状を改善することができる」と語る。「MSAは非常に攻撃的な病気で、急速に症状が悪化するため、愛する人と話し合ったり、財産管理をしたり準備したいと思うだろう」と述べている。 また、不正確な診断は、臨床試験の結果を歪める可

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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。 これまでに多くの単細胞の微生物が確認されている。また、3万年前の線虫の報告もある。コケや一部の植物も、何千年も氷の中に閉じ込められていたにもかかわらず、再生されている。今回、研究チームは、氷の下で無限に仮死状態で生き延びる能力を持つ生物として、ワムシを追加した。 ワムシは、これまでの研究では、凍結しても10年程度しか生きられないと報告されていた。今回の研究では、放射性炭素年代測定法を用いて、永久凍土から回収したワムシが約24,000年前のものであることを確認した。解凍後、アディネータ属に属する

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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。 宿主の遺伝的要因としては、ゲノムワイド関連解析（GWAS）により、3p21.31、12q24.13、ABO式血液型、I型インターフェロン免疫異常などが特定されている。現在のパンデミックは、公衆衛生対策と記録的な速さで製造されたワクチンにより抑えられているが、病気のリスクに影響を与える宿主の要因を根本的に理解することは、将来のパンデミックに備え、COVID-19を迅速に終息させる上で、非常に大きな価値を持つ。 新研究では、DNA配列レベルでの遺伝的変化を伴う宿主遺伝に加えて、DNAメチル化などのエピジェネティックなレベルでの変化も関与している可能性が示された。哺乳類で最も一般的なDNAメチル化は、CpGジヌクレオチドのシトシンが5-メチル-シトシンに変換され、それが伝播することで起こる。CpGメチル化は、ゲノムの重要な制御領域で起こり、しばしば遺伝子の発現を抑制する。 げっ歯類とヒトのハイブリッド細胞に5-アザシチジンをin vitroで投与すると、メチル化が逆転し、ヒト女性の不活性X染色体上の遺伝子など、以前は沈黙していた遺伝子が再び活性化される。 スペイン・バルセロナのジョセップ・カレラス白血病研究所(IJC)のManuel Castro de M

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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。 コロナウイルスのヒト細胞での複製を阻止した薬剤のうち、19種類がCOVID-19の治療薬として承認されている抗ウイルス療法薬であるレムデシビルと協調して作用したり、その作用を高めたりすることが分かった。「COVID-19に対する有効なワクチンができた一方で、COVID-19の感染を予防したり、感染の悪化を防いだりすることができる効果の高い抗ウイルス剤はまだない」「今回の結果は、SARS-CoV-2に有効な既存の経口薬を再利用するための有望な手段がいくつもある可能性を示唆している。我々は、有望な既存の薬剤を特定し、さらに今回の知見を活用して、亜種や薬剤耐性株を含むSARS-CoV-2や、現在存在する、あるいは将来出現する可能性のある他のコロナウイルスに対してより効果的な、最適化された抗ウイルス剤を開発している。」と、スクリプス研究所の社長兼CEOで論文の共同執筆者であるPeter

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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。   2021年5月24日にオンラインで発表されたこのオープンアクセス論文は、「光遺伝学的治療による盲目の患者の視覚機能の部分的回復（Partial Recovery of Visual Function in a Blind Patient After Optogenetic Therapy）」と題されており、失明患者が光遺伝療法を受けた後に視覚が回復したことを示す、初めての査読付き論文だ。   画像： 白いテーブルの上にカップがあるかどうかをボランティアに言わせる実験の様子。実験中の行動反応と脳活動が同時に記録された。(出典：Nature Medicine). GenSight社の共同設立者であり、最高経営責任者であるベルナルド・ギリー博士は、「今回の成果は、オプトジェネティクスの可能性を、治療の概念から臨床利用へと前進させる、実に画期的なものだ」「これらの成果は、Institut de la Vision、Institute of Ophthalmology Basel、Streetlabなどのパートナーとの緊密な協力関係なしには得られなかった。特に試験に参加している患者には感謝している。彼らの経験や意見は、GS03

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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。   このプロジェクトでは、数千種類のウイルスやバクテリア、2種類の古細菌など、リファレンスデータベースでは見つかっていない、同定されたすべての微生物種の包括的な解析とアノテーションが行われている。この研究は、2021年5月26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論文は、「都市のマイクロバイオームと抗菌剤耐性のグローバルメタゲノムマップ （A Global Metagenomic Map of Urban Microbiomes and Antimicrobial Resistance）」と題されている。ワイルコーネル大学医学部の准教授で、WorldQuant Initiative for Quantitative Predictionのディレクターを務めるChristopher Mason博士は、「どの都市にも、その都市を特徴づける微生物の"分子エコー"がある。もしあなたが靴をくれたら、あなたが世界のどの都市から来たのかを、約90％の精度で伝えることができる。」と述べた。 今回の研究成果は、6大陸の都市で3年間に渡って採取された4,728個のサンプルに基づいており、地域ごとの抗菌剤耐性マーカーを特徴付けるとともに、都市の微生物生態系を世界規模で体系的にまとめた初のカタログとなっている。今回の解析では、各都市で異なる微生物の特徴に加えて、サンプルを採取した都市部の97％のサンプルで検出された31種のコアセットが明らかになった。研究者らは、4,246種の既知の都市微生物を同定したが、その後のサンプリ

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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。   これは、スウェーデンのウプサラ大学のMattias Jakobsson博士が主導し、2021年5月18日にCurrent Biology誌のオンライン版に掲載された新しい研究の成果だ。このオープンアクセスの論文は、「先史時代のヨーロッパにおいてPeştera Muierii の頭蓋骨のゲノムは高い多様性と低い変異負荷を示す（Genome of Peştera Muierii Skull Shows High Diversity and Low Mutational Load in Pre-Glacial Europe）」と題されている。 「彼女は、5,000年前のヨーロッパにいた個体よりも、現代のヨーロッパ人に少し似ているが、その差は我々が考えていたよりもずっと小さいものだった。彼女は現代のヨーロッパ人の直接の祖先ではないが、最終氷期の終わりまでヨーロッパに住んでいた狩猟採集民の前身であることがわかる」と、ウプサラ大学生物生物学部の教授であり、この研究の責任者であるMattias Jakobsson氏は述べている。 3万年以上前の完全なゲノムの塩基配列が決定された例はほとんどない。研究チームは、Peştera Muierii 1 の全ゲノムを読み取ることができるようになったことで、ヨーロッパの現代人との類似性を確認できると同時に、彼女が直接の祖先ではないことも分かった。 これまでの研究で、他の研究者は、彼女の頭蓋の形が現代人とネアンデルタール人の両方に類似していることを観察していた。そのため、

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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。 この研究は、2021年5月10日に「Molecular Ecology」のオンライン版に掲載された。この論文は、「古代馬のゲノム解析により、ベーリング・ランド・ブリッジを越えた分散の時期と範囲が判明（Ancient Horse Genomes Reveal the Timing and Extent of Dispersals Across The Bering Land Bridge）」と題されている。 カリフォルニア大学サンタクルーズ校の生態学・進化生物学教授で、ハワード・ヒューズ医学研究所の研究員でもあるBeth Shapiro博士は、「この論文の結果は、氷河期にアジアと北米の間でDNAが容易に流れていたことを示しており、北半球の馬の個体群の間で物理的および進化的なつながりが維持されていたことを意味している。本研究では、氷河期に巨大な氷床が形成された更新世において、大陸間で大型動物が移動するための生態系回廊としてのベーリング海陸橋の重要性が明らかになった。海面が劇的に低下したことで、ロシアのレナ川からカナダのマッケンジー川までのベーリング海と呼ばれる広大な陸地が出現し、そこには馬、マンモス、バイソンなどの更新世の動物が生息する広大な草原が広がっていた。古生物学者は、北米で馬が進化し、多様化したことを古くから知っていた。しかし、約100万年前にベーリング海橋を渡ってユーラ

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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。   これらの糖脂質や糖タンパク質は、動物や植物、微生物の細胞内や細胞外に偏在しており、生命維持に必要なさまざまなプロセスに貢献している。今回発見された GlycoRNA は、希少なものでもなく、誰も探そうとしなかっただけで、すぐ目につくところに隠れていた。この研究成果は、2021年5月17日付のCell誌オンライン版に掲載された。この論文は、「低分子RNAはN-グリカンで修飾され、細胞の表面に表示される（Small RNAs Are Modified With N-Glycan and Displayed on the Surface of Living Cells）」と題されている。 スタンフォード大学人文科学部、ベイカー・ファミリー・ディレクター（Stanford Chemistry, Engineering, and Medicine for Human Health)の教授で、本研究の上席著者であるCarolyn Bertozzi博士（写真）は、「これは、まったく新しい種類の生体分子の驚くべき発見だ」と述べている。「この発見は、我々がまったく知らない生体分子経路が細胞内に存在することを示唆しているので、まさに爆弾発言だ」と述べている。さらに、Bertozzi博士は、「糖鎖によって修飾されてGlycoRNAを形成するRNAのいくつかは、自己免疫疾患と関連しているという不名誉な歴史がある」と付け加えた。Bertozzi博士は、本研究の筆頭著

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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？   この花に独特の香りを与えている "魔法のような化合物"とは何だろうか？これらの化合物の遺伝子的な基盤は何なのか？ これらの疑問は、長い間、科学者たちを悩ませてきた。その答えを見つけるために、中国の科学者グループは、ラベンダーのゲノムを解読した。 2021年3月1日付けでHorticulture Researchのオンラインに掲載されたこのオープンアクセス論文は、「染色体ベースのラベンダーゲノムは、シソ科植物の進化とテルペノイド生合成に関する新たな知見を提供する（The Chromosome-Based Lavender Genome Provides New Insights into Lamiaceae Evolution and Terpenoid Biosynthesis）」と題されている。 中国科学院植物研究所植物資源重点研究室および北京植物園のLei Shi教授をリーダーとする研究チームは、特にラベンダーが生産する一群の揮発性テルペノイドの遺伝学的および多様性に関心を持った。テルペノイドは、ラベンダーをはじめとする香りのよい花の生物学において重要な役割を果たしている。環境中では、テルペノイドは潜在的な昆虫の受粉媒介者を引き寄せることが示されている。また、実生活では、エッセンシャルオイルなどで、ストレス解消や肌の調子を整えるなどの効果が期待されている。このような観点から、ラベンダーを操作してテルペノイド化合物の品質を向上させるためには、遺伝子レベルでテルペノイド生合成の基礎を理解することが不可欠であると考えられた。研究

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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。   この論文は、「構造的にも機械的にも複雑な腫瘍の微小環境を通じたT細胞の三次元移動強化エンジニアリング（Engineering T Cells to Enhance 3D Migration Through Structurally and Mechanically Complex Tumor Microenvironments）」と題されている。 免疫療法とは、化学薬品や放射線の代わりに、患者の免疫システムが癌と闘うのを助ける癌治療法の一種だ。T細胞は白血球の一種であり、免疫システムにとって重要な役割を果たしている。細胞障害性T細胞は、標的となる侵入者の細胞を探し出して破壊する兵士のようなものだ。血液や血液を作る器官に発生した一部の癌に対しては免疫療法が成功しているが、固形癌ではT細胞の仕事ははるかに困難だ。本研究の上席著者であり、ミネソタ大学理工学部の生物医学工学准教授であるPaolo Provenzano博士は、「腫瘍は一種の障害物コースのようなもので、T細胞は癌細胞に到達するために試練を乗り越えなければならない」「T細胞は腫瘍に侵入するが、うまく動き回ることができず、ガス欠で疲弊する前に必要な場所に行くことができない」と述べている。 この世界初の研究では、T細胞を工学的に設計し、機械的に最適化したり、障壁を乗り越えるのに適した「適合性」を持たせるための工学的設計基準を開発し

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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。 この研究結果は、2021年5月11日にNature Communications誌のオンライン版に掲載されたが、その中でこの科学者らは、いくつかのタンパク質をコードする遺伝子を確認するとともに、これまで遺伝子として示唆されていたいくつかの遺伝子が、いかなるタンパク質もコードしていないことを発見した。本研究の上席著者であり、マサチューセッツ工科大学コンピュータ科学・人工知能研究所（CSAIL）のコンピュータ科学教授、およびマサチューセッツ工科大学とハーバード大学のブロード研究所のメンバーであるマノリス・ケリス博士は、「我々は、この強力な比較ゲノミクス手法を進化のシグネチャーに用いることで、この非常に重要なゲノムの真の機能的なタンパク質コードを発見できた」と述べている。 また、研究チームは、SARS-CoV-2がヒトに感染し始めてから、異なる分離株で生じた約2,000の変異を分析し、これらの変異が、ウイルスが免疫系を回避したり、感染力を強めたりする能力を変化させる上で、どの程度重要であるかを評価した。このNature Communications誌に掲載されたオープンアクセス論文は、「SARS-CoV-2ゲノムにおけるオーバーラップするORFの矛盾した曖昧な名称。ホモロジーに基づく解決法（Conflicting and Ambiguous

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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。   HPIV3は、これらのウイルスの中で最も流行している。現在、HPIV3に感染した人に対するワクチンや抗ウイルス剤は承認されていない。ウィスコンシン大学マディソン校化学部のSam Gellman博士（写真）の研究室と、コロンビア大学のAnne Moscona博士とMatteo Porotto博士の研究室が中心となって行った研究では、長年にわたるペプチド治療の研究を基に、HPIV3の付着プロセスを阻害することができるペプチドを生成した。この研究成果は、2021年4月7日、米国化学会誌Journal of the American Chemical Societyのオンライン版に掲載された。 この論文は「プロテアーゼ抵抗性ペプチドを用いたヒトパラインフルエンザウイルス呼吸器感染症の抑制効果（ Engineering Protease-Resistant Peptides to Inhibit Human Parainfluenza Viral Respiratory Infection )」と題されている。   HPIVは、宿主細胞に侵入するために、3つのコークスクリューを横に並べたような特殊な融合タンパク質を使用する。Moscona-Porotto研究室が以前に行った研究では、HPIV3からこのコークスクリュータン

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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。   マサチューセッツ総合病院、マサチューセッツ工科大学、ハーバード大学ラゴン研究所のコアメンバーであるXu Yu医学博士らは、最近、Journal of Clinical Investigation誌に研究論文を発表し、薬を使わずして免疫システムがHIVをコントロールする稀な集団であるエリート・コントローラーには、自然免疫反応の一部であるミエロイド樹状細胞があり、訓練された自然免疫細胞の特徴が見られることを示した。 このオープンアクセス論文は、2021年5月3日にオンラインで公開され、「長鎖非コードRNA MIR4435-2HGは、HIV-1エリートコントローラーの骨髄性樹状細胞の代謝機能を高める ( Long Noncoding RNA MIR4435-2HG Enhances Metabolic Function of Myeloid Dendritic Cells from HIV-1 Elite Controllers )」と題されている。 Yu博士は、「RNAシーケンス技術を用いて、MIR4435-2HGという長鎖状のノンコーディングRNAを同定した。今回の研究では、MIR4435-2HGがこの亢進した状態の重要なドライバーであり、訓練された反応を示しているかもしれない」と述べている。ミエロイド樹状細胞の主な仕事は、エリート・コントローラーのHIV感染抑

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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。 この論文では、癌やその他の老化関連疾患の エクソソーム バイオマーカーを検出・定量するためのポータブルで低コストの装置「EV-Chip」と呼ばれる新規バイオセンサーのプロトタイプについて報告している。この論文では、既知のバイオマーカーであるCD63とCD151をラベルなしで迅速に同定することで、EV-Chipの臨床的な可能性を示している。この論文は、Cardea Bio社と、カリフォルニア州クレアモントにあるケック大学院大学およびケック科学部、カリフォルニア大学バークレー校との共同研究の成果だ。 アラン博士は次のように述べている。「現代の臨床医学の進歩により、人間の寿命の範囲が広がり、炎症性疾患や変性疾患だけでなく、癌などの老化プロセスに関連する新しいクラスの健康問題が明らかになってきた。科学者らは、バイオマーカーの発見にEV-Chipを使用することで、診断用バイオマーカーやこれらの疾患に効果的に対処するための治療法の新たな供給源となるだろう」EV-Chipは、エクソソームのバイオマーカーに結合する高特異性

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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。   一方、組み換え技術と呼ばれる遺伝子編集技術では、細胞がゲノムを複製している間に別のDNAを導入することで、DNAを切断することなく効率的に遺伝子変異を生じさせることができる。この方法は単純なので、一度に多くの細胞で使用することができ、研究者は複雑な変異のプールを作ることができる。しかし、これらの変異の影響を解明するためには、それぞれの変異体を分離し、配列を決定し、特性を明らかにする必要があるが、これは時間のかかる非現実的な作業である。 ハーバード大学Wyss研究所 Biologically Inspired Engineeringとハーバード・メディカル・スクール（HMS）の研究者は、この作業を容易にするRetron Library Recombineering (RLR)と呼ばれる新しい遺伝子編集ツールを開発した。RLRは、最大で数百万個の変異を同時に生成し、変異細胞を「バーコード」化することで、プール全体を一度にスクリーニングし、大量のデータを簡単に生成・分析することができる。この成果は、バクテリアの細胞で達成されたもので、PNAS誌2021年5月4日号に掲載された論文に記載されている。この論文は「生体内で一本鎖DNAを作製してハイスループットな機能的変異のスクリーニングを行う（High-Throughput

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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。   また、高血圧の動物の腸内細菌叢を正常血圧の動物に移植すると、レシピエントが高血圧になることも明らかになった。」「この結果は、腸内細菌の異常が単なる高血圧の結果ではなく、実際に高血圧の原因に関与していることを示している。」と述べた。 この結果を受けて、今回の研究では、2つの疑問に答えることにした。1つ目は、高血圧の予防や緩和のために、微生物の異常を操作することができるのか？第二に、腸内細菌は動物の血圧にどのような影響を与えているのか？ この最初の疑問に答えるために、Durgan博士らは、断食が腸内細菌叢の構成を大きく左右する要因の1つであると同時に、心血管に有益な効果をもたらす促進因子であるという過去の研究を参考にした。しかし、これらの研究では、腸内細菌叢と血圧を結びつける証拠は得られていなかった。研究チームは、自然発症の高血圧モデルであるSHRSP（脳卒中易発症性自然発症高血圧ラット）と正常ラットを用いて、2つのグループを設定した。一方のグループは、SHRSPと正常ラットに1日おきに餌を与え、もう一方のグループ（コントロール）は、SHRSPと正常ラットに餌を制限せずに与えた。実験開始から9週間後、研究者らは、予想通り、SHRSPコントロールのラットは、通常のコントロールのラットに比べて血圧が高いことを確認した。興味深いことに、1日おきに絶食させたグループでは、絶食させなかったSHRSPラット

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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。 ルイジアナ州立大学（LSU）ヘルス・シュリーブポート校のポスドクで、本研究の筆頭著者であるRicardo Costa博士は、「今回の発見は、COVID-19が神経障害を引き起こす経路がアストロサイトであることを示唆している」「このことは、COVID-19の患者に見られる、嗅覚や味覚の喪失、見当識障害、精神病、脳卒中などの神経症状の多くを説明できる可能性がある」と述べている。Costa博士は、4月27日に開催されたアメリカ生理学協会の年次総会で、チームの研究を発表した。本研究は、LSU Health Shreveportの分子細胞生物学助教授であるDiana Cruz-Topete博士が主導し、スペインのカスティーリャ・ラ・マンチャ大学のOscar Gomez-Torres博士とEmma Burgos-Ramos博士が共同研究者として参加した。 SARS-CoV-2は、呼吸器系では、アンジオテンシン変換酵素2（ACE2）受容体と呼ばれる細胞表面のタンパク質をつかんで人の細胞に感染することが知られている。脳細胞がこの受容体を持っているかどうかは、これまで不明だった。今回、Costa博士らは、ヒトのアストロサイトとニューロンの細胞培養物がACE2を発現しているかどうかをRNAとタンパク質で調べた。

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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。 「大腸癌の末期患者は、現在の治療法では非常に困難な状況に直面している。ほとんどの場合、患者の免疫システムは、FDA（米国食品医薬品局）が承認した癌免疫療法の助けを借りても、効率的に腫瘍と戦うことができない」と、ミネソタ大学医学部外科学教室の准教授であり、本研究の上席著者であるSubree Subramanian博士は述べている。Subramanian博士は、自分の研究室のポスドクであるXianda Zhao医学博士と共同で、大腸癌がどのようにして利用可能な免疫療法に対して耐性を持つようになるのかを調べることにした。その結果、以下のことがGastroenterology誌に発表された。 (1)大腸癌細胞が分泌する"エクソソーム"には、免疫抑制性のマイクロRNA（miR-424）が含まれており、このマイクロRNAは、T細胞と樹状細胞の機能を阻害する。これらのタンパク質がないと、本来ならば癌細胞を殺すはずのT細胞が効かなくなり、腫瘍から排除されてしまうため、

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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。   研究チームは、この素材を使って伸縮性や衝撃性のテストを行ったところ、ロブスターの下腹部と同様に、この合成素材は、繰り返しの伸縮にも破れずに耐えることができる「耐疲労性」に優れていることがわかった。この製造プロセスを大幅にスケールアップすることができれば、ナノファイバーハイドロゲルから作られた材料は、人工腱や人工靭帯など、伸縮性と強度を備えた代替組織の製造に利用できるようになるだろう。  この研究成果は、2021年4月23日に米国の学術誌「Matter」のオンライン版に掲載された。この論文は、「ロブスターの下腹部からヒントを得た、強い疲労耐性を持つナノファイバーハイドロゲル（Strong Fatigue-Resistant Nanofibrous Hydrogels Inspired by Lobster Underbelly）」と題されている。この論文のMITでの共著者には、ポスドクのJiahua Ni氏とShaoting Lin氏、大学院生のXinyue Liu氏とYuchen Sun氏、航空宇宙学教授のRaul Radovitzky博士、化学教授のKeith Nelson博士、機械工学教授のXuanhe Zhao博士、そして元研究員のDav

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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

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Edited by Michael D. O'Neill

Michael D. O'Neill

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