学術的背景 ミクログリア（microglia）は中枢神経系（CNS）において唯一の常在マクロファージであり、発生、恒常性維持、疾患において重要な役割を果たす。従来の考え方ではミクログリアは均一な「静止」または「活性化」状態とされていたが、単細胞シーケンシング技術の登場により、その顕著な転写異質性が明らかになった。しかし、この異質性の機能的意義、駆動因子、および種間（マウスとヒト）での差異については依然として不明な点が多い。 本総説はBeth Stevensチームによって執筆され、発生、老化、神経変性疾患などの異なる環境下におけるミクログリアの転写状態の多様性を体系的に整理し、状態と機能の関連を探り、ヒトミクログリア研究の課題と戦略を分析することで、ミクログリアを標的とした治療の理論的枠組みを...

機能ゲノミクスの分野では、研究者たちは観測データから因果関係を予測するために努力を続けてきました。しかし、現代の技術が多様な分子モダリティを測定できるにもかかわらず、観測データから因果関係を推測することは依然として難しい課題です。特に、シグナル経路の調節因子の下流エフェクター（effectors）の識別と定量化は、ゲノミクス研究の重要な焦点の一つです。CRISPRなどのゲノム編集ツールの登場により、大規模な並列スクリーニングが可能になり、特に単細胞RNAシーケンス（scRNA-seq）と組み合わせたPerturb-seq技術は、遺伝的擾乱を通じて因果推論を実現することができます。しかし、既存のPerturb-seqの応用は主に静止細胞に焦点を当てており、文脈依存的な遺伝子機能を正確に記述でき...

腫瘍の進化過程において、ゲノムコピー数変異（Copy Number Alterations, CNAs）は腫瘍の異質性と進化を駆動する重要な要因です。これらの変異を理解することは、個別化されたがん診断や治療法の開発にとって極めて重要です。単一細胞シーケンス技術は、単一細胞レベルまで深く分析できる最高解像度のコピー数解析を提供します。しかし、低リード深度（low read-depth）の全ゲノムシーケンスデータは、コピー数変異の検出に大きな統計的および計算上の課題をもたらします。既存の計算方法の多くは細胞間の進化的関係を無視しており、その結果、検出精度が低下しています。そのため、細胞の進化歴史を組み込んだコピー数検出方法の開発が現在の研究における緊急の課題となっています。 論文の出典 本論文は...

単細胞解像度での遺伝子空間マッピング：遺伝子シグナルパターン分析（GSPA）研究 学術的背景 単細胞RNAシークエンシング（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技術は、近年の生物学研究において大きな進展を遂げており、特に細胞状態空間（cellular state space）の組織構造を明らかにする上で重要な役割を果たしています。しかし、細胞状態空間をマッピングするための多くの計算手法が開発されている一方で、遺伝子空間（gene space）のマッピングや埋め込み（embedding）に関する研究は比較的少ない状況です。遺伝子発現は高度に組織化されており、遺伝子間は複雑な生物学的プロセスや経路を通じて協調して機能しています。しかし、生物学的および技術的...

多スケールフットプリントが細胞分化と老化におけるシス調節要素の役割を明らかにする 背景紹介 遺伝子発現の調節は、細胞の運命と疾患発生の鍵となるメカニズムの一つであり、シス調節要素（cis-regulatory elements, CREs）がこの過程で重要な役割を果たしています。CREsは、転写因子やヌクレオソームなどの多様なエフェクタータンパク質と結合することで、遺伝子発現を動的に調節します。しかし、既存の研究方法では、特に単細胞レベルでこれらのエフェクタータンパク質のゲノム全体での結合動態を測定する際に限界があり、CREsの構造がその機能とどのように関連しているかを完全に理解することが困難でした。特に、細胞分化と老化の過程におけるCREsの役割については不明な点が多く残されています。 こ...

膠芽腫におけるミクログリアとマクロファージ 学術的背景 膠芽腫（Glioblastoma, GBM）は中枢神経系で最も一般的な原発性悪性腫瘍であり、高度に浸潤性で致命的です。手術、化学療法、放射線療法などの標準的な治療手段の下でも、患者の生存期間は非常に限られており、中央生存期間は12〜16ヶ月、5年生存率はわずか6.8％です。近年、免疫療法は他の固形腫瘍で顕著な成功を収めていますが、膠芽腫では患者の生存率を大幅に改善することに成功していません。これは主に、膠芽腫の腫瘍微小環境（Tumor Microenvironment, TME）が「免疫的に冷たい」特性を持っているためです。つまり、免疫細胞の浸潤が少なく、腫瘍関連マクロファージ（Tumor-Associated Macrophages,...

単細胞および空間トランスクリプトーム解析を組み合わせた胃癌におけるHedgehog経路の細胞異質性の解明 学術的背景 胃癌（Gastric Cancer, GC）は世界的に見ても最も一般的で致命的な悪性腫瘍の一つであり、発症率と死亡率の両方が高い。化学療法、放射線療法、標的治療などの進展にもかかわらず、胃癌の治療は依然として大きな課題を抱えている。胃癌の浸潤性と異質性は、特に進行期患者の生存率が極めて低いことを特徴としている。腫瘍細胞の浸潤と転移は再発と死亡の主な原因であり、既存の治療法ではこれらを完全に解決することはできない。免疫療法は有望な治療モデルとして注目されているが、腫瘍微小環境と免疫の複雑性に直面している。したがって、胃癌の発症メカニズムを遺伝子、分子、表現型レベルで深く理解する...