近年、ヒト腸内細菌叢（Human Gut Microbiota, HGM）が薬物や栄養素の代謝において重要な役割を果たすことが認識されるようになってきました。腸内細菌叢は、経口薬の生物学的利用能に影響を与えるだけでなく、その代謝酵素を介して薬物や生物活性分子の生体変換（biotransformation）に関与し、薬物の薬物動態や薬力学特性に影響を及ぼします。しかし、腸内細菌叢の複雑さや個人間の差異により、特定の微生物が薬物や栄養素の代謝に果たす具体的な役割を特定することは依然として大きな課題です。この問題を解決するため、研究者たちはGutBugDBを開発しました。これは、ヒト腸内細菌叢が媒介する生物および異生物質（xenobiotic）分子の生体変換を予測するためのオープンアクセスのデジタ...

学術的背景 薬物-ターゲット相互作用（Drug-Target Interaction, DTI）の予測は、薬物発見における重要なプロセスであり、実験スクリーニングのコストと時間を大幅に削減することができます。しかし、深層学習技術がDTI予測の精度を向上させたにもかかわらず、既存の方法は依然として2つの大きな課題に直面しています：汎化能力の不足とサブポケットレベルの相互作用の無視です。まず、既存のモデルは未知のタンパク質やクロスドメイン設定において性能が著しく低下します。次に、現在の分子関係学習は、サブポケットレベルの相互作用をしばしば無視しており、これらの相互作用は結合部位の詳細を理解する上で重要です。これらの課題を解決するために、研究者はSP-DTIという新しいモデルを提案し、サブポケット...

新型エンドサイトーシス阻害剤がHIV-1 Tatタンパク質の神経細胞への侵入をブロック 学術的背景 HIV-1（ヒト免疫不全ウイルス1型）感染は、免疫系の機能低下だけでなく、神経認知障害（HIV-associated neurocognitive disorders, HAND）とも密接に関連しています。抗レトロウイルス療法（combined antiretroviral therapy, cART）によりHIV感染者の生存率は大幅に改善しましたが、HIV-1は依然として感染者体内に持続し、約3分の1の患者に神経認知障害を引き起こします。HIV-1の神経毒性は主にウイルスタンパク質Tat（transactivation of transcription protein）と関連しており、Tat...

研究背景と問題提起 遺伝性葉酸吸収不良 (Hereditary Folate Malabsorption, HFM) は、腸管での葉酸の吸収障害および脳脊髄液中での葉酸輸送の阻害を主な特徴とする希少な常染色体劣性遺伝病です。この疾患は、プロトン結合葉酸輸送体（Proton-Coupled Folate Transporter, PCFT-SLC46A1）をコードする遺伝子に機能喪失変異が生じることで引き起こされます。これらの変異がPCFTの構造と機能に及ぼす影響を理解することは、HFMの病理メカニズムを解明するために極めて重要です。 近年、鶏由来PCFT（Gallus Gallus PCFT, GPCFT）の高解像度構造が冷凍電子顕微鏡技術によって取得され、これは人間のPCFT（Human ...

神経変性疾患における鉄およびその他の金属イオンの恒常性と代謝 学術的背景 神経変性疾患（パーキンソン病、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、ハンチントン病など）は、ニューロンの死と機能喪失を伴い、認知、運動、感覚機能が徐々に低下します。鉄、マンガン、銅、亜鉛などの金属イオンは、中枢神経系の様々な生理過程で重要な役割を果たし、エネルギー代謝、タンパク質合成、DNA複製、膜タンパク質の構築、ミエリンや神経伝達物質の合成などに関与しています。しかし、これらの金属イオンの恒常性が破れると、過剰でも不足でもニューロンに有害な影響を与え、酸化ストレス、フェロプトーシス、カップロプトーシス、細胞老化、または神経炎症などのプロセスを引き起こし、神経変性疾患の進行を促進します。 1924年に初めてパーキンソ...

近年、世界的な薬物乱用、特にオピオイドの乱用の増加に伴い、科学者たちはこれらの薬物の神経行動学的影響にますます注目しています。その中でも、ブプレノルフィン（Buprenorphine）はオピオイド系薬物として、オピオイド依存症の治療に広く使用されています。しかし、ブプレノルフィンは鎮痛や依存症治療の効果だけでなく、不安症状に対して一定の臨床的管理効果があるとも報告されています。ただし、不安は人間において非常に普遍的な疾患である一方、潜在的な心理的構築として直接測定することが難しいため、特に動物モデルではその評価が困難です。そこで、本研究では、機械学習技術と確認的因子分析（Confirmatory Factor Analysis, CFA）を組み合わせて、ブプレノルフィンがC57BL/6Jマウ...

新型PI3Kα阻害剤の研究と開発：分子ハイブリダイゼーション技術が肺癌治療に新たなブレークスルーをもたらす 学術的背景 がん、特に非小細胞肺癌（NSCLC）は、世界的に見て2番目に死亡率の高い疾患です。現在、化学療法が主要な治療手段ですが、そのターゲティングの欠如により、重篤な副作用が伴うことが多くあります。そのため、効率的で毒性の低い新たな抗がん剤の開発が切実に求められています。ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ（PI3K）は、細胞の成長、増殖、生存に重要な役割を果たしており、特にそのαサブタイプ（PI3Kα）の異常な活性化は、様々ながんの進行と密接に関連しています。PI3Kαの選択的阻害は、近年の研究の焦点となっていますが、現在臨床で使用されているPI3Kα阻害剤（例：Alpelis...

深層学習を応用したターゲットタンパクリガンド生成の最新研究：DeepBlockフレームワークの提案と検証 背景と研究課題 薬物発見プロセスにおいて、特定のタンパク質に結合するリガンド分子（ligand）を探索することは重要な課題です。しかし、現在の仮想スクリーニング（virtual screening）では、化合物ライブラリの規模と化学空間の広さに制約され、目標特性に合致する革新的な化合物を見つけることが困難です。これに対し、デノボ薬物設計（de novo drug design）では、新たな分子構造を最初から生成することで、既存の化合物ライブラリを超える化学空間を探索する可能性が開かれています。 近年、深層生成モデル（deep generative models）は、化学分子生成の分野で大...

炎症性腸疾患治療における新型直腸フォーム製剤の応用研究 近年、炎症性腸疾患（Inflammatory Bowel Disease, IBD）の発症率が徐々に上昇しており、この疾患は腸粘膜の損傷、慢性炎症、および再発性発作を主な特徴としますが、現在も理想的な治療法は欠如しています。研究者たちは、腸の成長を刺激し、腸粘膜を修復し、上皮細胞の完全性を強化する効果を持つ「グルカゴン様ペプチド-2（Glucagon-Like Peptide 2, GLP-2）」という33アミノ酸からなるペプチドを発見しました。しかし、GLP-2の半減期は非常に短く（7分）、臨床応用が大きく制限されています。この問題を解決するため、研究者たちはGLP-2の長時間作用型類似物である「グレパグルチド（Glepaglutid...

皮膚光老化防止のためのバイオミメティック海洋接着タンパク質コーティングに関する研究成果 皮膚の光老化は、特に屋外で紫外線（UV）に長時間さらされる人々にとって、コラーゲンの減少、しわの増加、皮膚の弾力性喪失、構造的脆弱性などを特徴とする、現在世界が直面している主要な健康問題の1つです。これらの生理的変化は、個人の外見に影響を与えるだけでなく、関連する合併症のリスクも増加させます。しかし、日常生活で日焼け止め、局所薬物（例：トレチノイン）や抗酸化剤が使用されているにもかかわらず、依然として真に効果的で持続的な皮膚光老化の予防策は存在しません。 これらの課題に対処するため、本論文の研究では、新たなバイオミメティック海洋接着タンパク質コーティングに焦点を当て、皮膚光老化の予防および治療におけるその...