テラヘルツ場によるFePS₃臨界点近傍の準安定磁化 学術的背景 近年、光を用いて量子材料の機能特性を制御することは凝縮系物理学のフロンティアとして注目されており、超伝導性、強誘電性、磁性、電荷密度波など、さまざまな光誘起相が発見されています。しかし、ほとんどの場合、光をオフにすると光誘起相は超高速時間スケールで平衡状態に戻るため、その実用的な応用が制限されています。テラヘルツ（THz）パルスはその低い光子エネルギーにより、集団モードを選択的に励起しながら軌道および電子自由度を基底状態に保つことができるため、近年多くの注目を集めています。 本研究では、強力なテラヘルツパルスを用いて、ファンデルワールス反強磁性体FePS₃において2.5ミリ秒以上の長寿命を持つ準安定磁化を誘起しました。この発見は...
空間トランスクリプトミッククロックが脳の老化における細胞近接効果を明らかにする 学術的背景 加齢に伴い、認知機能の低下と神経変性疾患のリスクが顕著に増加します。脳の老化は複雑なプロセスであり、多くの細胞レベルの変化を伴います。しかし、老化した細胞がどのように近隣の細胞に影響を与え、その影響が組織の機能低下にどのように寄与するかはまだ明らかではありません。さらに、老化組織におけるこの問題を体系的に解決するためのツールはまだ開発されていません。この研究では、研究者たちは空間分解能を持つ単一細胞トランスクリプトームアトラスを開発し、機械学習モデルを組み合わせることで、老化、再生、および疾患における空間的および細胞タイプ特異的なトランスクリプトームの特徴を明らかにしました。 論文の出典 この論文は、...
学術的背景 RNA（リボ核酸）は生命体において極めて重要な分子であり、遺伝子発現、調節、触媒など多様な生物学的プロセスに関与しています。ヒトゲノムの大部分はRNAに転写されますが、RNA分子の構造研究は依然として大きな課題を抱えています。RNA分子は通常、高い構造的多様性と柔軟性を持ち、これがその機能の前提となっていますが、これが核磁気共鳴（NMR）、X線結晶学、クライオ電子顕微鏡（cryo-EM）などの伝統的な構造解析手法の適用を制限しています。特に大きなRNA分子では、その構造的多様性と大規模なRNA構造データベースの欠如により、既存のタンパク質構造予測手法（例：AlphaFold）を直接RNAに適用することができません。したがって、大きなRNA分子の三次元構造、特にその構造的多様性を正...
大気河川が暖冬と極端な高温イベントを引き起こす 学術的背景 大気河川（Atmospheric Rivers, ARs）は、地球の大気中で水蒸気を集中的に輸送する狭い領域であり、通常は亜熱帯から中高緯度や極地へ大量の水蒸気を運びます。これらの一時的な現象は、全球の水蒸気輸送の大部分を占め、多くの地域の降水や水資源に重要な影響を与えます。水蒸気の輸送に加えて、ARsは熱も輸送しますが、これが全球の地表気温に及ぼす影響はまだ十分に研究されていません。地球温暖化が進む中、極端な気象現象の頻度と強度が増加しており、ARsが気温に及ぼす影響を理解することは、極端な気象現象の予測と対応において重要です。 本論文は、Yale Universityの地球惑星科学科のSerena R. ScholzとJuan ...
学術的背景と問題提起 がん研究において、遺伝子増幅（gene amplification）は一般的な変異形式であり、特にがん遺伝子（oncogene）の活性化において重要な役割を果たしています。しかし、遺伝子増幅ががんにおいて重要であることは広く認識されているものの、初代細胞やモデル生物でこれらの増幅を正確に模倣することは依然として課題です。特に、染色体外DNA（extrachromosomal DNA, ecDNA）を介した遺伝子増幅はがんにおいて非常に一般的ですが、その腫瘍発生や進行における具体的な役割はまだ完全には解明されていません。ecDNAは染色体に依存しない環状DNA分子であり、通常は複数のがん遺伝子コピーを運び、細胞分裂中のランダムな分離を通じて急速に蓄積し、腫瘍の異質性と進化...
脊椎動物の体幹発生における体外モデル研究 学術的背景 脊椎動物の体幹発生は、複数の細胞タイプの生成と組織化を伴う高度に調和されたプロセスである。このプロセスの中心には、胚の後部に位置する前駆細胞群があり、複雑なシグナルネットワークを介して神経管、体節、脊索（notochord）などの組織に分化する。脊索は脊索動物の特徴的な構造であり、胚発生において機械的支持を提供するだけでなく、シグナル分子を分泌して周囲の組織の発生を調節する。しかし、既存の体外モデル、例えば多能性幹細胞（pluripotent stem cells, PSCs）を用いた分化モデルは、体幹発生の一部を再現できるものの、脊索やその依存組織（例えば神経管の底板（floor plate））を欠いていることが多い。これにより、脊椎動...
学術的背景と問題提起 近年、免疫チェックポイント阻害剤（Immune Checkpoint Inhibitors, ICIs）はがん治療において顕著な進展を遂げており、特に抗PD-1および抗PD-L1抗体は、複数のがん種における第一線治療の標準となっています。しかし、これらの治療法が一部の患者において顕著な臨床効果を示す一方で、全体的な応答率は依然として限られており、多くの患者が最終的に腫瘍の進行や再発を経験します。研究によると、腫瘍微小環境（Tumor Microenvironment, TME）中の可溶性因子や細胞結合因子が、がん免疫応答に負の影響を与えています。その中でも、成長分化因子15（Growth Differentiation Factor 15, GDF-15）は、多くのがん...
学術的背景 タンパク質の自己集合は生物学的システムにおいて普遍的な現象であり、その機能は構造支持から生化学的反応の制御まで多岐にわたる。近年、タンパク質設計の分野で顕著な進展が見られたが、既存の自己集合タンパク質構造は通常、厳密な対称性に依存しており、そのサイズと複雑性のさらなる向上が制限されていた。この制限を打破するため、研究者らは細菌のマイクロコンパートメントやウイルスカプシドに見られる擬似対称性（pseudosymmetry）に着想を得て、大規模な擬似対称性を持つ自己集合タンパク質ナノ材料を設計するための階層的な計算手法を開発した。この研究は、厳密な対称性の制約を超えることで、より大きく、より複雑なタンパク質ナノケージ（nanocages）を設計し、自己集合タンパク質構造の多様性を拡大...
海馬ニューロンの特徴選択性のシナプス基盤に関する研究 学術的背景 神経科学における中心的な疑問の一つは、シナプス可塑性が行動中の動物のニューロンの特徴選択性をどのように形作るかである。海馬CA1錐体ニューロン（CA1 pyramidal neurons, CA1PNs）は、空間的および文脈的に選択的な受容野（place fields, PFs）を形成することで、最も顕著な特徴選択性の一つを示す。PFsは、学習と記憶のシナプス基盤を研究するためのモデルとして機能する。これまでに、PFsの形成の細胞基盤としてさまざまな形態のシナプス可塑性が提案されてきた。しかし、数十年にわたる研究にもかかわらず、シナプス可塑性がPFsの形成と記憶の符号化をどのように支えるかについての理解は、依然として限られてい...
2023年南極海氷の記録的な減少：海洋熱損失の増加と嵐の頻度上昇 学術的背景 南極海氷の減少は近年、科学界で広く注目されており、特に2023年には南極海氷の面積が過去最低を記録した。これまでに海氷減少の要因についての研究が進められているが、海洋と大気の相互作用に対する影響については依然として不確実性が残っている。南極海氷の減少は海洋表面の熱損失を大きく変化させ、海洋と大気のバランスに影響を与える可能性がある。したがって、海氷減少が海洋-大気相互作用に与える影響を理解することは、地球の気候システムの変化を予測する上で重要である。 論文の出典 この研究は、Simon A. Josey、Andrew J. S. Meijers、Adam T. Blaker、Jeremy P. Grist、Jenn...