単一分子の動的構造生物学：グラフェンベースのDNA–タンパク質相互作用観測技術の新たな突破口 背景説明 DNAとタンパク質間の複雑かつ巧妙な相互作用は、DNA複製、転写、修復などの基本的な生物学的機能で重要な役割を果たしています。しかし、この相互作用の詳細な動的メカニズムを観察することは困難であり、特に分子スケール（ナノメートルあるいはオングストロームレベル）の構造変化を理解することは非常に挑戦的です。従来の構造生物学技術であるX線結晶構造解析、核磁気共鳴（NMR）分光法、電子顕微鏡法は、高解像度を実現する一方で、サンプルを固定または処理する必要があり、生理学的条件下での分子運動の観察が困難でした。また、単一分子蛍光共鳴エネルギー移動法（smFRET, single-molecule flu...

微小流体チップを用いた自動化胚胎性決定技術 学術的背景 卵用鶏の養鶏業において、ふ化直後に雄性ヒナを殺処分するというのは一般的な慣行です。雄性ヒナは卵を産むことができず、また高品質な肉を提供できないためです。毎年、EUでは約3億7200万羽の雄性ヒナがふ化後に殺処分されています。この慣行は動物福祉や倫理的な問題を引き起こし、ドイツ、フランス、イタリアなどの複数のヨーロッパ諸国ではこの行為を禁止する法律が制定されました。この問題を解決するために、胚胎性決定（in ovo sexing）が最も有望な代替案とされています。しかし、現在の胚胎性決定技術は高精度（>98%）、低コスト、胚への干渉の軽減、すべての卵殻の色への適用性、そして毎時2万個を超える卵の処理という要求をすべて満たすことはできていま...

単分子光学トラップ技術が小分子活性剤とPR65タンパク質の結合メカニズムを解明 学術背景 タンパク質ホスファターゼ2A（PP2A）は、重要な細胞シグナル調節酵素であり、その機能不全は多くのがんおよび慢性疾患（アルツハイマー病や慢性閉塞性肺疾患など）と密接に関連しています。そのため、PP2Aの再活性化はこれらの疾患に対する治療戦略として重要とされています。近年、小分子活性剤（SMAPs）が開発され、PP2Aの足場サブユニットPR65に直接結合し、その機能を回復させることが報告されています。しかし、PR65と小分子活性剤の結合メカニズムおよびタンパク質構造への影響は明確ではありません。この問題を解決するため、研究者たちは単分子光学トラップ技術（NOTs）と分子動力学シミュレーション（MD）を活用...

持続的なレボドパモニタリングのための工学的直接電子移動酵素の開発 背景紹介 パーキンソン病（Parkinson’s Disease, PD）は、黒質のドーパミン作動性ニューロンの喪失と、神経細胞内でα-シヌクレインが凝集したレビー小体が広く分布することを特徴とする、世界中で数百万人に影響を与える慢性的な神経変性疾患です。レボドパ（levodopa）はPD治療における主要な薬剤であり、運動症状を緩和する効果がありますが、その治療ウィンドウが非常に狭いため、不適切な投与は吐き気や運動障害、または症状再発といった深刻な副作用につながる可能性があります。この問題は、リアルタイムでのレボドパモニタリングの必要性を一層高める要因となっています。しかし、現在の技術では、レボドパを高感度かつ高特異的に検出す...

紙ベースセンサーの抗生物質耐性細菌検出における進展 背景紹介 抗生物質耐性（Antimicrobial Resistance, AMR）は、現代の世界的な公衆衛生が直面している主要な課題の一つです。抗生物質の広範な使用と乱用により、ますます多くの細菌が抗生物質に対して耐性を持つようになり、従来の治療法が無効となっています。世界疾病負担研究（Global Burden of Disease Study）のデータによると、2019年には世界で約770万人が細菌感染で死亡し、その多くが抗生物質耐性に関連していました。抗生物質耐性細菌の急速な拡散は、医療コストを増加させるだけでなく、入院期間を延ばし、死亡率を著しく引き上げています。そのため、抗生物質耐性細菌を特定するための迅速で正確かつ経済的な検出...

光熱MXene埋め込みタンニンEu3+粒子を用いた海水浸漬感染創傷のための原位細菌ワクチン 学術的背景 海水浸漬創傷は、低温、高塩分、および細菌が豊富な環境により、深刻な感染を引き起こし、創傷治癒を妨げます。従来の抗菌戦略は、長期的な抗感染効果を提供できず、創傷治癒を効果的に促進することもできませんでした。この問題を解決するために、研究者らは、細菌を殺し、原位で細菌抗原を送達することで、海水浸漬創傷感染に対する抵抗力を強化することを目的とした新しい多機能創傷被覆材を開発しました。この研究では、MXene埋め込みタンニン酸-ユウロピウム（M@TA-Eu）粒子に基づく戦略を提案し、光熱効果により細菌を殺し、原位細菌ワクチンを形成することで、創傷治癒を加速し、持続的な抗感染効果を提供します。 論文...

抗菌ゲルを組み込んだ電紡ポリビニルアルコール繊維を用いた酵素制御活性酸素放出の研究 学術的背景 皮膚は人体の感染に対する最初の防壁であり、傷の発生はこのバリアを破壊し、感染リスクを高めます。抗生物質耐性の増加に伴い、新しい抗菌療法の開発が特に重要となっています。従来の抗生物質療法は耐性を引き起こすだけでなく、細胞や臓器の毒性、アレルギー反応、腸内微生物叢への悪影響などの副作用を引き起こす可能性があります。そのため、局所的な抗菌治療がより優れた選択肢となり、特に抗菌剤を創傷被覆材に組み込むことで、その有効性を高め、毒性を減らすことが可能です。 近年、過酸化水素（H2O2）などの活性酸素（Reactive Oxygen Species, ROS）がその抗菌特性から注目されています。ROSは病原体...

光/pH二重制御薬物放出「ナノコンテナ」が腫瘍の低酸素状態を緩和し、化学療法、光線力学療法、化学力学療法の相乗効果を強化 学術的背景 臨床がん治療において、化学療法と放射線療法には、薬剤耐性、治療の不完全性、周期的な再発など多くの制限があります。これらの欠点を克服するために、研究者たちは多モーダル併用療法を含むさまざまな代替戦略を開発してきました。この治療法は他の療法と補完し、腫瘍治療の効果を向上させることができます。光線力学療法（PDT）は、光活性化光感受性物質と環境中の酸素（O₂）を利用して高レベルの毒性活性酸素種（ROS）を生成し、がん細胞を殺す典型的な酸化治療戦略です。PDTは、非侵襲性、迅速な効果発現、オンデマンド制御性により、原発性腫瘍治療において顕著な利点を持っています。しかし...

Cryptosporangium属放線菌から発見された新規ベンゼン環含有ポリケタイドおよび修飾ジケトピペラジン 学術的背景 微生物の天然産物は、薬剤開発において重要な価値を持っています。特に、放線菌（Actinomycetes）は、アミノグリコシド類、マクロライド類、テトラサイクリン類抗生物質など、多様な治療用化合物の豊富な供給源となっています。しかし、近年、既知化合物の頻繁な再分離が天然産物に基づく薬剤発見の主な障害となっています。この問題を解決するために、研究者たちは共培養、二次代謝シグナル分子の添加、培養中の高温処理など、さまざまな新しい方法を試みています。本論文の著者らは、未解明の放線菌属に注目し、新しい化合物骨格の発見を目指しました。 本研究の対象は、Cryptosporangiu...

Isoallolithocholic Acid のメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）腹膜感染における治療可能性 背景紹介 メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus, MRSA）は、1961年に発見されて以来、世界的に最も一般的な抗生物質耐性菌の一つとなっています。MRSA感染は、致命的な敗血症、肺炎、および皮膚および軟部組織感染の高発生率を引き起こす可能性があります。その急速な伝播と広範な耐性のため、多くの抗生物質がMRSA感染に対して無効です。世界保健機関（WHO）は、MRSAを高優先度の多剤耐性病原体として指定しています。そのため、MRSA感染に対処するための新しい抗菌薬または代替戦略を探求することが急務と...