流血感染の病原体特定と抗菌薬耐性予測におけるナノポアシーケンシング技術の応用研究 学術的背景 血流感染（Bloodstream Infection, BSI）は、血液培養陽性結果と全身性感染の症状を基に診断される重篤な臨床疾患です。血流感染は細菌、真菌、ウイルスなど複数の病原体によって引き起こされ、全世界的に発生率が増加しています。抗菌薬の広範な使用に伴い、多剤耐性（Multidrug-Resistant, MDR）微生物の出現が問題となり、血流感染の治療はさらに複雑で困難になっています。従来の病原体特定および抗菌薬感受性試験（Antimicrobial Susceptibility Testing, AST）には通常2～5日程度かかり、患者治療の遅延を引き起こす可能性があります。 近年、A...

学術的背景 原発性硬化性胆管炎（Primary Sclerosing Cholangitis, PSC）は、免疫、炎症、遺伝的要因が複合的に作用することで引き起こされる慢性進行性の肝疾患であり、最終的には肝不全に至る可能性がある。PSCの発生率と有病率は世界的に大きく異なり、発生率はスペインの0.07例/10万人年からノルウェーの1.3例/10万人年まで、有病率はスペインの0.2例/10万人年から米国の13.6例/10万人年まで幅がある。PSC患者の約70-80%は炎症性腸疾患を併発しており、これは胆管癌や結腸直腸癌のリスク因子でもある。PSCの臨床症状と経過は多様であり、診断は主に胆管画像検査と肝組織病理学に依存している。一部の患者では経過が緩やかであるが、PSCの診断は患者の長期的な健康...

超微細構造の自動分析：大規模ハイパースペクトル電子顕微鏡に基づく研究 学術的背景 電子顕微鏡（Electron Microscopy, EM）は、生物の超微細構造を研究するための重要な技術であり、生体分子の解像度で細胞の微細構造を明らかにすることができます。近年、自動化とデジタル化の進展により、電子顕微鏡はナノスケールの解像度で広範囲の細胞や組織サンプルを捕捉できるようになりました。しかし、電子顕微鏡画像は通常グレースケールであり、データ量が膨大であるため、分析プロセスは手動の注釈に依存することが多く、大規模な研究における応用が制限されています。この問題を解決するため、研究者たちは自動化手法を用いて生体分子アセンブリの情報を抽出し、生物の超微細構造の理解を加速する方法を探求しています。 本研...

大腸癌腫瘍微小環境の多モーダルイメージング研究：空間的異質性の解明 学術的背景 大腸癌（Colorectal Cancer, CRC）は、世界的にがん関連死亡の主要な原因の一つであり、その複雑性と異質性により治療と予後予測が非常に困難となっています。腫瘍微小環境（Tumor Microenvironment, TME）は、がんの進行、転移、治療反応において重要な役割を果たしており、特に細胞外マトリックス（Extracellular Matrix, ECM）中のコラーゲン（collagen）が腫瘍の病理生理学に大きな影響を与えています。しかし、従来の組織学、大腸内視鏡検査、分子スクリーニングなどの方法では、腫瘍組織の空間的複雑性、例えばがんプロテオーム、コラーゲン構造、細胞核分布の相互作用など...

デジタル細胞病理学における高速3Dイメージング：多カメラアレイスキャナー（MCAS） 学術的背景 光学顕微鏡は長年にわたり細胞病理学診断の標準的な手法として使用されてきました。しかし、従来の全スライドスキャナーは大面積のサンプルを自動的にイメージングしデジタル化できますが、速度が遅く、コストが高いため広く普及していません。特に細胞学サンプルの臨床診断では、サンプルが広範囲に分布し厚みがあるため、3Dイメージングが必要です。既存の全スライドスキャン技術では、厚いサンプルを処理するのに数時間を要し、臨床での応用が大きく制限されています。そのため、厚いサンプルを高速かつ効率的に3Dイメージングする技術の開発が細胞病理学分野の重要な課題となっています。 本論文では、この課題を解決するための新しい多カ...

学術的背景 三次元（3D）高解像度大容量イメージングは、生物医学分野における大きな課題の一つです。従来の二次元（2D）切片イメージングは、組織や細胞の平面形態学的情報を提供できますが、内部の三次元構造情報を包括的に示すことはできません。これは、がん診断や胚発生研究において重要です。従来の3D組織学的手法は、通常、数千枚の薄片を手動で切断し染色する必要があり、時間がかかり、労力も大きいです。さらに、異なる切片間の空間情報を復元するために、複雑な画像登録アルゴリズムが必要です。これらの問題を解決するために、近年、組織透明化技術やブロックフェイス連続切片断層撮影（BSST）技術など、さまざまな自動化された3D光学イメージング技術が登場しています。 しかし、既存の3Dイメージング技術にはいくつかの限...

ウランを使用しないKMnO₄/Pb染色による低真空走査型電子顕微鏡での組織構造のイメージング 学術的背景 電子顕微鏡（Electron Microscopy, EM）は、細胞や組織の超微細構造を研究するための最も強力なツールの一つです。しかし、従来の生物試料の金属染色法では、有害なウラン化合物を使用する必要があり、これが電子顕微鏡の広範な応用を妨げていました。近年、超解像蛍光顕微鏡の発展により、多くの細胞生物学者が免疫細胞化学技術に注目していますが、蛍光標識は依然としてこれらの技術の基盤となっています。そのため、電子顕微鏡観察は不可欠な手法であり、生物学における細胞/組織構造と機能の相関を明らかにするために、新たなデバイスや手法が開発されています。 低真空走査型電子顕微鏡（Low-Vacuu...

急性骨髄性白血病患者における生存予測因子の多層的解析 背景と研究目的 急性骨髄性白血病（Acute Myeloid Leukemia, AML）は、骨髄由来の造血前駆細胞がクローン性に増殖することで特徴づけられる血液癌であり、その発症メカニズムは遺伝子変異に深く依存しています。しかし、さまざまな人種背景を持つ患者を対象としたAMLのゲノム解析は十分に進んでいません。特に、アフリカ系患者はAMLゲノム研究全体のわずか2%を占めるに過ぎず、アフリカ系が全体患者数の9%を占める現状との間に大きな不均衡があります。このデータ不足は、精密医療の発展を妨げるだけでなく、治療成果の格差を助長する可能性があります。 これまでの研究では、アフリカ系AML患者が欧州系患者に比べて生存率が低いことが示されており、...

原発性ミトコンドリア疾患患者における栄養介入の最適化が筋肉疲労、筋力、生活の質の改善に与える効果に関する研究報告 背景 原発性ミトコンドリア疾患（Primary Mitochondrial Disease, PMD）は、ミトコンドリアDNAまたは核DNAの変異により引き起こされる疾患群で、エネルギー代謝に深く関与する複数の身体システムに影響を与えます。発症率は約1/4300とされ、代表的な症状として筋力低下、疲労、運動耐性の低下、消化器症状、バランス障害などが挙げられます。しかし、現時点ではアメリカ食品医薬品局（FDA）により承認されたPMD特有の治療法は存在しません。 ミトコンドリアは細胞エネルギーの主要供給源であり、酸化的リン酸化（OXPHOS）を通じてアデノシン三リン酸（ATP）を生成...

腸内細菌由来のインドール-3-酢酸（3-IAA）がI型コラーゲンの合成を促進することで高度近視の進行を抑制 背景説明 高度近視（High Myopia, HM）は、青色緑内障、白内障、黄斑変性症などの合併症を引き起こす可能性がある視覚健康に対する重大な脅威です。しかし、現在、高度近視に対する有効な介入法はほとんどありません。これまでの研究は主に眼球局所の病理変化に焦点を当ててきましたが、潜在的な全身的要因については見過ごされてきました。近年、腸内細菌叢と全身の健康との関係が注目され、「腸-眼軸」（Gut-Eye Axis）の概念が提唱されました。しかし、腸内細菌叢が高度近視の発症メカニズムにおいて具体的にどのような役割を果たしているかはまだ明らかにされていません。 コラーゲン、特にI型コラー...