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
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
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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た。
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。
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。
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・ボタニック・ガーデンズ, キューの研究フェローであるアレクサンドレ・ズンティニ（Alexandre Zuntini）は述べています。
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。
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. falciparum（熱帯熱マラリア原虫）」は最も致死性が高く、アフリカ大陸で最も広く分布しています2。
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。
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。
「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、南アメリカで流行しています。科学者たちは、この病気を引き起こすマイコバクテリウムの進化の歴史を追跡してきましたが、赤リスが宿主として機能していた可能性についてはまだほとんど知られていませんでした。
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。
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ター、バッサー・センター・フォーBRCAの基礎科学ディレクターは述べています。
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。
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、カナダのケベックシティにあるラヴァル大学産婦人科学部の教授です。ブジョルド博士は、「子癇前症は妊娠の最も深刻な病気の一つであり、早産や母体死亡につながる可能性があります」と述べています。
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。
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 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。
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対してより耐性が強くなります。最近の研究では、感染症の60〜80％がバイオフィルムに関連しており、それが薬剤耐性を高めていることが示されています。「これは細菌が自分自身にまとっているコートのようなものです」とフリーマン博士は説明します。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。」
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。」
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。
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。
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。
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。
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。」
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
温室効果ガスの排出量を抑制するために、カーボンフットプリントが低い食品を見つけることが不可欠です。水生環境から得られる「青い食材」は、その解決策の一つを提供するかもしれません。イギリスの研究者らは、フナクイムシの可能性を探っています。これらの歴史的に嫌われてきた生物は、実際にはワームではなく、蛤やムール貝の親戚です。彼らは成長が早く、ビタミンB12が豊富で、廃棄された木材を健康的なタンパク質源に変えることができます。研究者らは彼らを「裸の蛤」と呼び、その結果を2023年11月20日にSustainable Agricultureに報告しました。オープンアクセス論文のタイトルは「Naked Clams to Open a New Sector in Sustainable Nutritious Food Production（裸の蛤で持続可能な栄養食品生産の新しいセクターを開く）」です。フナクイムシ（またはテレドニドワームとも呼ばれる）は、海に浸かった木材を通じてトンネルを掘り、それを彼らの家と食料にします。歴史的には無数の木製船を破壊し、今日でも毎年数十億ドル相当の沿岸インフラストラクチャー、例えば桟橋や防波堤を食い尽くしています。彼らの名前に反して、彼らはワームではなく、フィルターを通して餌をとる蛤やムール貝の親戚で、彼らの貝殻は小さなものに減少し、木材に穴を開けるドリルビットとして使用され、削り取った削りカスを、鰓にいる細菌性の共生微生物の助けを借りて消化します。
カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）が主導する研究により、マイクロRNA（miRNA）バイオマーカーのパネルは、妊娠中毒症を予測するだけでなく、その状態の重症度を示せることが明らかになりました。研究者らは当初、妊娠中毒症に関連する110種類の細胞外miRNAを特定しました。これらのmiRNAは細胞間で移動することができます。その後、機械学習の助けを借りて、マーカーを3対の関連するmiRNAのパネルに絞り込みました。このmiRNAバイオマーカーのパネルは、妊娠中毒症の軽度と重度の症例を区別することができ、既存のバイオマーカーである胎盤成長因子（PlGF）と可溶性FMS様チロシンキナーゼ1（sFlt1）比と組み合わせた場合、さらに優れた性能を示しました。妊娠中毒症は、最大8%の妊娠に影響を及ぼす胎盤機能不全の一種です。症状には、高血圧とタンパク質レベルの上昇が含まれ、母体と赤ちゃんの両方にとって非常に危険な状態です。妊娠中毒症の治療法は現在利用可能ではなく、この状態の進行を停止させる唯一の方法は、早期に赤ちゃんを出産することです。
ウィスコンシン大学マディソン校で開発された、脳と脊髄組織の "ロゼット "を成長させる技術は、自閉症に関連する遺伝子変異がヒトの脳発達の初期段階にどのような影響を及ぼすかについての最近の研究を含め、科学者たちに成長するヒトの脳を研究する新しい方法を提供します。この技術は、幹細胞を使用して胚性前脳または脊髄組織構造である「神経ロゼット」を生成するスクリーニングツールであるRosetteArray技術を使用しています。神経ロゼットは、より大きく、より複雑な器官に似た細胞のクラスターであるヒト幹細胞由来の神経オルガノイドを生成するための出発材料であり、異なる遺伝的構成または化学物質への曝露が神経発達障害のリスクを高めるかどうかを評価するために使用できます。「この技術により、ヒト中枢神経系発達の胚性モデルにアクセスできるようになります。これは有用です。なぜなら、私たちはヒトの発達についてより多くを理解することができるだけでなく、それがいつ間違っているのかを理解することができるからです。」と、ウィスコンシン大学マディソン校のバイオメディカルエンジニアリング教授であり、幹細胞および再生医学センターの副所長であるランドルフ・アシュトン博士（Randolph Ashton, PhD）は言います。
私たちは、大きな問題を解決するために、しばしば最小の生命体に助けを求めます：微生物は食品や飲料の製造、病気の治療、廃棄物の処理、さらには汚染の浄化にも役立ちます。酵母やバクテリアは、化石燃料から伝統的に得られるバイオ燃料や化学製品を植物の糖から変換することもできます。これは、気候変動を遅らせるためのほとんどの計画の重要な構成要素です。今、ウィスコンシン大学マディソン校の研究者らは、利用されにくい植物繊維から同時に2つの化学製品を生産できるバクテリアを開発しました。そして、人間とは異なり、これらの多任務微生物は両方のことを同等にうまく行うことができます。「私の知る限り、一つの微生物で同時に2つの貴重な製品を作ることができるのは初めてです」と、ウィスコンシン大学マディソン校のバクテリオロジー教授であり、グレートレイクスバイオエネルギー研究センター（GLBRC）のディレクターであるティム・ドノヒュー博士（Tim Donohue, PhD）は言います。
2007年、ルチアーノ・マラフィーニ博士（Luciano Marraffini, PhD）は孤独な科学の道を歩み始めました。それは、その約10年前にバクテリアで発見されたCRISPRを理解することでした。17年後、私たちは皆CRISPRが何であるかを知っています。それは医学における革命、一生に一度の科学的ブレイクスルー、遺伝子治療においてこれまでに発見された最も有望なツールです。しかし当時、CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）は、目的が不明な単なる好奇心をそそる遺伝子断片に過ぎませんでした。「私が研究を始めたとき、いつか遺伝病を治すのに役立つなどとは誰も言いませんでした」とマラフィーニ博士は振り返ります。しかし興味深いことに、一つの説はCRISPRがバクテリアの防御システムの一部であり、バクテリアがウイルス（ファージと呼ばれる）や外来の遺伝子断片（プラスミドと呼ばれる）の侵入と戦うために使われるというものでした。ノースウェスタン大学のポスドクだったマラフィーニ博士は、病原性バクテリアの専門家であり、それらがどのように侵入するかを研究していました。CRISPRに目を向けることで、彼はそのスクリプトを反転させ、バクテリアが侵入される側の反応を理解しようとしました。CRISPRが武器であるならば、それがどのように鍛えられ、ふるまうのかを知りたかったのです。
全ての細菌が同じような構造とは限りません。ほとんどの細菌は単細胞で、長さが数万分の数センチメートルです。しかし、Epulopiscium属の細菌は、肉眼で見ることができるほど大きく、よく知られた親戚であるE. coliの100万倍の体積を持っています。コーネル大学とローレンスバークレー国立研究所の研究者らは、この巨大な属の1種の完全なゲノムを初めて論文にしました。その種はEpulopiscium viviparusと名付けられました。2023年12月18日にPNASで公開された論文のタイトルは「ジャイアント細菌Ca. Epulopiscium viviparusの特異な形態と機能は、そのナトリウム動力源を中心に展開されている（The Exceptional Form and Function of the Giant Bacterium Ca. Epulopiscium viviparus Revolves Around Its Sodium Motive Force.）」です。「この信じられないほどの巨大細菌は、多くの面でユニークで興味深い：その巨大なサイズ、繁殖の仕方、代謝ニーズを満たす方法などがです。この生物のゲノムポテンシャルを明らかにすることは、私たちの理解を大きく広げました。」と、コーネル大学農業生命科学カレッジの微生物学教授であり、研究の対応著者であるエスター・アンガート博士（Esther Angert ,PhD）は述べています。
スタンフォード大学とその同僚の研究者らは、毒矢カエルが毒素を安全に蓄積できるようにするためのタンパク質を特定しました。この発見は、長年の科学的な謎を解明し、同様の分子で中毒された人を治療するための潜在的な治療戦略を示唆しているかもしれません。カフェインなどのアルカロイド化合物は、コーヒー、紅茶、チョコレートを美味しく、楽しく消費させますが、大量に摂取すると有害になる可能性があります。人間では、肝臓はこれらの化合物の適度な量を安全に代謝することができます。しかし、小さな毒矢カエルは、自分たちの食事ではるかに多くの毒性アルカロイドを消費しますが、これらの毒素を分解する代わりに、捕食者に対する防御機構として皮膚に蓄積します。「毒矢カエルが自分自身を中毒させることなく体内で高毒性アルカロイドを運搬できる方法は長い間謎でした。私たちはこの質問に答えるために、毒矢カエルの血液中でアルカロイドを結合して安全に運搬する可能性のあるタンパク質を探すことを目指しました。」と、アメリカ、カリフォルニア州にあるスタンフォード大学の生物学部のオーロラ・アルバレス・ブジャ博士（Aurora Alvarez-Buylla, PhD）は述べています。
スペイン・バルセロナにある遺伝子規制センターと、イギリス・ケンブリッジ近郊のウェルカム・サンガー研究所の研究者らは、KRASタンパク質に存在するアロステリック制御部位を包括的に同定しました。これらは薬剤開発のために非常に求められているターゲットであり、がんの最も重要な原因の一つの効果を制御するために利用できる秘密の弱点を代表しています。KRASは、多くのタイプのがんで最も頻繁に変異する遺伝子の一つです。人間のがんの10人に1人に見られ、膵臓がんや肺がんなどの致命的なタイプでの発生率が高いとされます。その球形の形状と薬剤で標的にするのに適した部位がないため、このタンパク質は「デス・スター」と呼ばれています。この理由から、KRASは1982年に最初に発見されて以来、「創薬は不可能」と考えられてきました。KRASを制御する唯一の効果的な戦略は、そのアロステリック通信システムを標的とすることでした。これらは、遠隔制御のロックとキーのメカニズムを通じて機能する分子シグナルです。タンパク質を制御するには、ロック（活性部位）を開くことができるキー（化学化合物または薬剤）が必要です。タンパク質は、その表面の別の場所にある二次ロック（アロステリック部位）によっても影響を受けることがあります。分子がアロステリック部位に結合すると、タンパク質の形状が変化し、たとえばその主要なロックの内部構造を変えることによって、タンパク質の活性や他の分子と結合する能力を変えることができます。
UCLAの科学者たちとその同僚は、世界で最も密輸されている哺乳類であるセンザンコウの遺伝的な「生息地から目的地までのマップ」を作成しました。これは、生きているシロハラセンザンコウのサンプルと、不法市場で押収された動物の鱗片からサンプルを使用しています。違法なセンザンコウ取引を妨害することは困難です：8種類の異なる種が23カ国で見つかり、その集合範囲は230万平方マイルに及び、その鱗片は伝統医学として販売するために世界中に輸送されます。シロハラアフリカ種は通常、中国や他のアジア諸国に送られます。現在、研究者らは、密猟および密輸のホットスポットを特定するためにゲノミクスを使用する新しい強力なアプローチを開発しました。これらの発見と「Science」に公開された研究で概説された研究方法を使用して、法執行機関は現在、アフリカで動物が密猟された場所から国際サプライチェーンのシロハラセンザンコウ製品を追跡することができます。
国際的な研究チームが初めて哺乳類の脳全体の完全な細胞アトラスを作成しました。このアトラスはマウス脳の地図として機能し、3200万以上の細胞のタイプ、位置、分子情報を記述し、これらの細胞間の接続情報を提供しています。マウスは神経科学研究で最も一般的に使用される脊椎動物の実験モデルであり、この細胞マップはヒトの脳（おそらく世界で最も強力なコンピューター）のより大きな理解への道を開くと期待されます。細胞アトラスはまた、精神的および神経学的障害を持つ人々のための新世代の精密治療法の開発の基盤を築きます。この研究成果は、国立衛生研究所（NIH）の脳研究を通じた革新的な神経技術®イニシアチブ、またはBRAINイニシアチブ®によって資金提供され、2023年12月14日号のNatureに掲載された10の論文のコレクションに掲載されました。
スタンフォード大学医学部が主導する国際研究で、ホジキンリンパ腫の患者数百人のサンプルを調査した結果、血中に循環する腫瘍DNAのレベルが治療によく反応している患者と、病気の再発が起こりやすいとされる他の患者を識別できることが示されました。これにより、予後が良好であると予測される一部の患者は、長期間にわたる治療を避けることが可能になるかもしれません。驚くべきことに、この研究はまた、リンパ節のがんであるホジキンリンパ腫を、それぞれが異なる遺伝的変化を持ち、やや異なる予後を持つ2つのグループに分けることができることを明らかにしました。これらの変化は、がんの成長メカニズムにおける弱点を示唆しており、新しい、より毒性の低い治療法の標的となる可能性があります。腫瘍の分子プロファイルを確立する考え方は新しいものではありません。しかし、他のがんとは異なり、ホジキンリンパ腫はこれらの種類の分析に抵抗してきました。それは、ホジキンリンパ腫の細胞が、大きな腫瘍内でも比較的稀であるためです。「このアプローチは、古典的ホジキンリンパ腫の遺伝学に関する私たちの最初の重要な洞察を提供します。他のがんと比較して、ホジキンリンパ腫のがん細胞またはがんDNAを見つけることは、針の山から針を探すようなものです。患者の胸にサッカーボールサイズの腫瘍があっても、その塊の中の細胞の約1%しかがん細胞ではなく、残りは腫瘍に対する炎症反応を代表しています。これは、病気を推進する決定的な要因を見つけることを非常に困難にしています。」と、アシュ・アリザデ博士（Ash Alizadeh, MD, PhD）は述べています。
過去10年間で、がん患者の血液サンプルを採取し、原発腫瘍や転移性増殖から放出される細胞、膜結合性小胞または分子を分析することは、従来の組織生検に代わる選択肢として注目されるようになりました。この最小限の侵襲性アプローチは血液ベースの液体生検として知られるようになり、多様ながんの管理において重要な役割を果たすようになり、精密医療の重要な構成要素となりました。Oncoscience（第10巻）で2023年11月30日に公開された論文では、ノバサウスイースタン大学のR. ダニエル・ボンフィル博士（R. Daniel Bonfil, PhD）とガイス・アルエイド博士（Ghaith Al-Eyd, MD, PhD）が、前立腺がん（PCa）管理に関連する3つの血液ベースの液体生検、すなわち循環腫瘍細胞（CTCs）、循環腫瘍DNA（ctDNA）および腫瘍由来エクソソームについて議論しています。この論文は「前立腺がんの問診における血液ベースの液体生検の進化する洞察（Evolving Insights in Blood-Based Liquid Biopsies for Prostate Cancer Interrogation.）」と題されています。「この研究の視点では、前立腺がんにおける血液ベースの液体生検の臨床的意義に関連する最近の進歩についての包括的な概観を提供します。主な焦点は、循環腫瘍細胞（CTCs）、循環腫瘍DNA（ctDNA）、およびエクソソームといった主要なバイオマーカーに置かれています」と著者は述べています。
Life Science News from Around the Globe
Edited by Michael D. O'Neill
バイオクイックニュースは、サイエンスライターとして30年以上の豊富な経験があるマイケルD. オニールによって発行されている独立系科学ニュースメディアです。世界中のバイオニュース（生命科学・医学研究の動向）をタイムリーにお届けします。バイオクイックニュースは、現在160カ国以上に読者がおり、2010年から6年連続で米国APEX Award for Publication Excellenceを受賞しました。
BioQuick is a trademark of Michael D. O'Neill
