原子間相互作用力の幾何強化事前トレーニング はじめに 分子動力学(MD)シミュレーションは、物理学、化学、生物学、材料科学などの分野で重要な役割を果たし、原子レベルのプロセスの洞察を提供しています。MDシミュレーションの精度と効率は、分子系の原子間相互作用を記述する原子間ポテンシャル関数に依存しています。古典的MDでは経験式を使用し、パラメータを当てはめる必要がありますが、計算コストは低いものの精度が不十分です。一方、第一原理MDでは、シュレーディンガー方程式を解くことで精密な相互作用を得ることができますが、計算量が非常に大きくなります。そこで、機械学習による原子間ポテンシャル(MLIPs)が、第一原理計算から得られるエネルギーと力をフィッティングすることで、ab initio精度に近づきつ...

神経科学研究で重大な突破:深層学習技術を用いて脳波信号から自然言語を復号化する ニューヨーク大学の学際的研究チームが最近、神経科学と人工知能の分野で重大な突破を遂げました。彼らは深層学習に基づく新しいフレームワークを開発し、人間の脳の神経信号から直接自然な人間の声を復号化して合成することができます。この革新的な成果は、失語症や失音症の患者のための新世代の音声脳機械インターフェースの開発につながる可能性があります。 研究の動機 音声障害は患者の社会生活と生活の質に深刻な影響を与えます。過去数十年にわたり、研究者たちは、脳から音声を復号化し合成する神経インプラントを開発することで、これらの患者のコミュニケーション能力を回復させようと努力してきました。しかし、トレーニングに必要な脳と音声データの希...

早期の医薬品発見に従事する研究者は、およそ10の60乗の可能な分子構造の中から、薬理活性を持つ候補分子を見つけるという大きな課題に直面しています。この問題を解決する1つの有効な方法は、より小さな「フラグメント」分子から始めることで、この戦略はフラグメントベースの医薬品設計(FBDD)と呼ばれています。FBDDプロセスでは、まず計算機を使ってターゲットタンパク質の結合ポケットに結合するフラグメントを選別し、次にそれらのフラグメントを1つの化合物に接続します。フラグメントを接続する際には、フラグメントの幾何学的な構造とタンパク質ポケットの構造を考慮して、高い親和性を持つ潜在的な医薬品分子を設計する必要があります。 この論文では、DiffLinkerという新しいリンカー(linker)分子設計手法...

この論文は質量分析分子予測のためのグラフトランスフォーマーモデル(MassFormer)に関するものです。この研究は、質量分析データにおける分子同定問題に対して、小分子の質量分析スペクトルを予測するための新しい深層学習手法を提案しています。 背景紹介: 質量分析(MS)はタンパク質体学、代謝体学、環境化学など、様々な分野で広く使用される分析手法で、サンプル中の化学物質を同定および定量するために用いられます。しかしながら、小分子の多くについては、その断片化過程の複雑さゆえに、質量分析スペクトルを正確にシミュレートすることが常にこの分野での重要な課題となっています。従来のルールベースの手法(CFMなど)には性能と適用範囲の制限があります。近年、深層学習手法が質量分析予測に応用されるようになりまし...

現在、乱流中の流体によって運ばれる微粒子の統計的および幾何学的性質の研究には大きな課題があります。過去30年にわたり、理論、数値シミュレーション、実験の分野で優れた努力が払われてきましたが、乱流微粒子軌跡の統計と位相的特性を実際に再現できるモデルは未だに不足しています。本研究では、最新の拡散モデル(diffusion model)に基づく機械学習手法を提案し、三次元の高レイノルズ数乱流中の単一微粒子軌跡を生成することで、直接数値シミュレーションや実験によって信頼できるラグランジュデータを取得する必要性を回避しました。 論文情報: 本論文の著者はローマ大学など複数の機関に所属しており、2024年4月の「Nature Machine Intelligence」誌に掲載されました。 研究方法: (...

この研究では、複雑なシステムを正確にシミュレートできる代理モデルを効率的に構築するためのオンライン学習手法が提案されています。この手法には、以下の3つの主要な構成要素があります。 新しい訓練およびテストデータを生成するためのサンプリング戦略 訓練データから候補の代理モデルを生成するための学習戦略 テストデータ上での候補の代理モデルの有効性を評価するための検証指標 この論文では、著者はRadial Basis Function(RBF)補間を代理モデルの応答面として使用しています。このオンライン手法は、代理モデルが応答面のすべてのローカル極値点(端点を含む)を含むことを保証することを目的としており、代理モデルのパフォーマンスが有効性の閾値を下回る場合に再訓練する連続的な検証と更新のメカニズムを...

この研究では、研究者は癌抗原受容体(CAR)T細胞療法関連の免疫効果細胞誘発性神経毒性症候群(ICANS)におけるTAK1活性化経路の役割を探求しました。彼らはマウスICANSモデルを確立し、CAR19 T細胞の移植後、小脳細胞が活性化され、形態の変化が起こり、活性化マーカー(CD80、CD11c、主要組織適合性複合体クラスII分子など)の発現が増加することを発見しました。 マイクロアレイとシングルセルRNA解析により、活性化した小脳細胞においてTNF、CCL2、GM-CSFなどの炎症促進因子とそれらの関連経路遺伝子の発現が上方制御されていることが示されました。行動学的試験では、CAR19 T細胞療法を受けたマウスでは、不安の増加、記憶力の低下などの認知機能障害が認められ、血液脳関門の透過性...

遺伝的癌性耐性に対するLGR4標的化による克服 研究背景: 獲得性の薬物耐性は、がん治療の主な障壁であり、がん死亡の主な原因でもあります。しかし、耐性メカニズムはさまざまであり、耐性がん細胞に特異的に対処することは、依然として大きな臨床的課題です。Wnt経路の活性化は、がん幹細胞の存在を維持し、化学療法耐性を誘導できるため、Wnt経路を標的とすることは、腫瘍の耐性を克服する有望な戦略と考えられています。 研究者と発表状況: この研究は、南開大学のChen Quan教授の研究グループによって行われ、論文は2024年4月号の「ネイチャー・キャンサー」誌に掲載されました。論文の連絡著者は、南開大学のChen Quan教授、中国科学院動物研究所のDu Lei研究員、そして南開大学のHu Gang教授...

動的な単一細胞解析を用いて臨床的に有効な移植抗原受容体T細胞サブセットを発見し、びまん性大細胞型B細胞リンパ腫の治療に利用する 研究背景 移植抗原受容体(CAR)T細胞療法は、B細胞悪性腫瘍を治療する有効な方法であることが実証されている。しかし、現在のところ、個人のCART細胞療法に対する臨床反応を予測することは難しい。機能と分子タイピングを統合することで、CART細胞治療効果に関連する細胞特性を明らかにし、この治療法の発展と応用を促進できる可能性がある。 研究機関と発表雑誌 この研究はヒューストン大学、Kite生物医薬会社、テキサス小児病院ベイラー医学院、テキサス大学MDアンダーソン癌センターなどの研究機関の研究者が協力して行われた。論文は「ネイチャー-癌」誌に掲載されている。 研究方法と...

これは小児膠芽腫生存者の長期予後に関する研究です。この研究の主な目的は、過去数十年間の小児膠芽腫治療法の変化が、生存者の遠隔期死亡率、慢性健康状態、および続発性腫瘍発生リスクにどのような影響を与えたかを評価することです。 背景紹介: 過去、小児低悪性度膠芽腫(PLGG)の治療には通常、手術切除、全脳照射、および従来の細胞毒性化学療法が含まれていました。しかし、全脳照射は、続発性腫瘍、認知障害などの遠隔期有害事象のリスクを高めます。1980年代から、化学療法が全脳照射の遅延または回避のために使用されるようになり、特に年齢の低い患児に対してです。1990年代までに、カルボプラチンを基礎とするレジメンが術後一次治療の選択肢となりました。本研究は、この治療戦略の変更が生存者の遠隔期予後にどのような影...