学術的背景 体性感覚系は、機械的、温熱的、痛み、かゆみなどの多様な感覚信号を処理する上で重要な役割を果たしています。これらの信号は、異なるタイプの末梢求心性神経を介して脊髄に伝えられ、複雑な処理と統合を経た後、脊髄投射ニューロン（Spinal Projection Neurons, SPNs）によって脳に伝達されます。SPNsは体性感覚系の重要なノードですが、脳内での投射パターンや具体的な機能はまだ完全には解明されていません。特に、単一のSPNsの投射パターンや、それらが脳内でどのように複雑な神経回路を形成するかは、神経科学分野における大きな課題です。 体性感覚系の神経回路をより深く理解するためには、SPNsとその脳内投射を高解像度でマッピングする必要があります。これまでの研究は主にバルクラ...

学術的背景 認知制御は、目標と状況に応じて行動を柔軟に調整する人間の能力であり、前頭前野（Prefrontal Cortex, PFC）がこのプロセスにおいて重要な役割を果たしています。過去の研究では、PFCが高次元のタスク変数表現を通じてルールを読み取り、行動を導くと考えられてきました。しかし、近年の証拠は、視床（Thalamus）がルール選択と情報伝達において重要な役割を果たす可能性を示しています。特に、視床とPFCの密接な接続により、視床はPFCからの入力から関連情報を選択し、それをPFCにフィードバックすることで、後のタスク処理に影響を与えることが可能です。 本研究は、視床がどのようにPFCの入力から抽象的なルールを選択し、PFCとの相互作用を通じてこれらのルールの表現を維持するかを...

学術的背景 TDP-43（TAR DNA結合タンパク質43）は、主に細胞核に存在するRNA結合タンパク質であり、転写、スプライシング、RNA輸送、翻訳など、RNA代謝の複数のプロセスに関与しています。しかし、筋萎縮性側索硬化症（ALS）や前頭側頭型認知症（FTD）などの多くの神経変性疾患では、TDP-43は細胞核から消失し、細胞質に不溶性の凝集体を形成します。この細胞質凝集と核機能喪失は、疾患発生の重要なメカニズムと考えられています。TDP-43の神経変性疾患における重要性は広く認識されていますが、その病理メカニズムはまだ完全には理解されておらず、特に細胞モデルでTDP-43の細胞質凝集と核機能喪失を同時に再現することは依然として課題です。 この問題を解決するため、本研究では、TDP-43の...

アルツハイマー病（Alzheimer’s Disease, AD）は最も一般的な認知症のタイプであり、その特徴は脳内にアミロイドβ（Amyloid-beta, Aβ）プラークと神経原線維変化（Neurofibrillary Tangles, NFTs）が蓄積し、脳機能が徐々に退化することです。AβプラークとNFTsは長い間AD病理のマーカーと考えられてきましたが、これらの病理タンパク質を標的とした治療戦略の効果は限定的で、しばしば重篤な副作用を伴います。したがって、分子および細胞レベルでADの病理メカニズムを深く理解することは、疾患修飾療法の開発にとって極めて重要です。 海馬体は記憶、ナビゲーション、認知と密接に関連する脳領域であり、特にADの初期段階で損傷を受けやすい部位です。しかし、AD...

ニューロン（neurons）は脳の基本計算ユニットであり、その形態と接続方法が脳の計算能力を決定します。ニューロンの多様性は、一連の遺伝子発現波（waves of gene expression）によって駆動され、これらの遺伝子発現波が細胞を一連の急速な発生イベントを通じて導き、最終的にニューロンのアイデンティティを定義します。従来の実験では、ニューロンサブタイプの特異性は、転写因子（transcription factors）と局所シグナルの相互作用によるカスケード反応によって決定されることが示されていました。しかし、単一細胞トランスクリプトミクス（single-cell transcriptomics）の研究は、トランスクリプトーム（transcriptome）自体がニューロンサブタイプ...

慢性疼痛（chronic pain）は、感覚、感情、認知など複数の次元を含む複雑な多面的な体験です。従来の鎮痛薬や抗うつ薬が広く使用されていますが、50％～60％以上の慢性疼痛患者はその恩恵を受けていません。そのため、新しい治療戦略の探索が緊急の課題となっています。近年、神経調節技術（neuromodulation）が代替療法として注目されており、その中でも一次運動皮質（primary motor cortex, M1）の刺激が有効な治療手段とされています。しかし、M1が慢性疼痛において具体的にどのように作用するのか、そのメカニズムはまだ明らかではありません。特に、痛覚感覚入力がM1の活動にどのように影響を与え、M1の欠陥を修正することで疼痛処理を調節するかは未解決の謎です。 本研究は、M1...

学術的背景 ミトコンドリアは細胞のエネルギー工場であり、その内膜（mitochondrial inner membrane, MIM）の完全性は細胞機能にとって極めて重要です。prohibitin（PHB）は高度に保存されたタンパク質ファミリーであり、PHB1とPHB2の2つのサブタイプを含み、ミトコンドリアストレスシグナリング、細胞周期制御、アポトーシス、寿命調節など、さまざまな細胞プロセスで重要な役割を果たしています。PHB1とPHB2はミトコンドリア内膜で足場タンパク質として機能すると考えられていますが、その分子組織は長い間不明でした。過去の研究では、酵母でのネガティブ染色電子顕微鏡（EM）を用いて、PHB1/PHB2ヘテロ二量体が直径約20 nmの環状構造を形成する可能性が示唆されて...

学術的背景 心筋梗塞（Myocardial Infarction, MI）は、世界的に見ても主要な健康問題の一つです。心筋梗塞後、骨髄（Bone Marrow, BM）中の骨髄系細胞が組織修復に重要な役割を果たす一方で、過剰な骨髄系生成（myelopoiesis）は瘢痕形成を悪化させ、心機能を損なう可能性があります。骨髄中の造血幹細胞（Hematopoietic Stem Cells, HSCs）は、造血系を補充する独特の能力を持っています。しかし、HSCsが心筋梗塞後の緊急造血（Emergency Hematopoiesis, EH）においてどのような役割を果たすかは、まだ完全には解明されていません。これまでの研究では、マウスモデルにおいて心筋梗塞後にHSCsが増殖し機能が低下することが示...

背景紹介 フェロトーシス（Ferroptosis）は、鉄依存性の脂質過酸化によって引き起こされる細胞死の一種であり、近年、がん治療において大きな可能性があると考えられています。がん細胞は、さまざまな分子変化と代謝再プログラミングメカニズムを通じてフェロトーシスを回避します。その中で、グルタチオンペルオキシダーゼ4（GPX4）はフェロトーシスの主要な調節因子です。GPX4は、有毒な脂質過酸化物を無毒な脂質アルコールに変換し、脂質過酸化を防ぐことでフェロトーシスを抑制します。しかし、GPX4の安定性とがん細胞におけるその調節メカニズムは完全には理解されていません。 本研究は、がん細胞がPRMT5（プロテインアルギニンメチルトランスフェラーゼ5）を介したGPX4のメチル化を通じてその安定性を高め、...

背景紹介 核膜（Nuclear Envelope, NE）は細胞核と細胞質の間の重要なバリアであり、核内環境の安定を維持する役割を担っています。核膜の完全性は細胞の正常な機能にとって重要であり、その破壊は老化やさまざまな疾患と密接に関連しています。オートファジー（Autophagy）は、細胞内で損傷した物質や余剰物質を分解・リサイクルする重要なメカニズムであり、核オートファジー（Nucleophagy）もその一部です。核オートファジーとは、細胞核や核膜成分がオートファジー経路を介して分解されるプロセスを指します。しかし、核オートファジーの具体的なメカニズム、特に核膜のリモデリングにおける分子および超微細構造プロセスはまだ解明されていません。 近年の研究では、核オートファジーが核膜の恒常性維持...