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...

分相パンゲノムを活用したハイブリッドジャガイモのハプロタイプ設計 学術的背景 ジャガイモ（Solanum tuberosum L.）は、世界で最も重要な塊茎作物の一つであり、毎年120以上の国々で13億人以上の人々に食料を提供しています。しかし、ジャガイモの四倍体ゲノムとクローン繁殖の方法により、その育種の進展は遅く、従来の育種方法では有益な形質を迅速に蓄積することが困難です。ジャガイモの改良を加速するために、科学者たちは二倍体自殖系に基づく種子繁殖ハイブリッドシステムを提案しています。しかし、二倍体自殖系の開発は、多数の有害な変異によって妨げられており、これらの有害変異の存在はジャガイモの成長と全体的な適応性に深刻な影響を与えています。したがって、これらの有害変異の本質を理解し、それらを除...

患者由来オルガノイドを用いたパーソナライズドアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）スクリーニングプラットフォームの確立 学術的背景 近年、ゲノムシーケンシング技術の急速な進展に伴い、特定の遺伝子変異に関連する多くの希少遺伝性疾患が発見されています。アンチセンスオリゴヌクレオチド（Antisense Oligonucleotides, ASOs）は、特定のRNA配列を標的とする治療手段として、さまざまな遺伝性疾患の治療においてその可能性を示しています。ASOsは標的mRNAに結合し、RNAの加工プロセスを調節したり、タンパク質の発現レベルに影響を与えることで、遺伝子変異によって引き起こされる病理学的表現型を修正します。しかし、ASOsが研究室や臨床で顕著な成果を上げているにもかかわらず、その...

複雑な皮膚欠損修復における最適化に基づく共形経路計画を用いたin situバイオプリンティング 学術的背景 皮膚は人体最大の器官であり、外界からの侵害から身体を保護する重要な機能を担っています。しかし、世界的にやけどや慢性潰瘍などの皮膚損傷の発生率が高いため、効果的な治療法の需要が増加しています。従来の組織工学や3Dバイオプリンティング技術は一定の可能性を示していますが、多様な皮膚損傷を処理する際には依然として多くの課題があり、特にプリントされたスキャフォールドの移植プロセスにおいて汚染や組織損傷のリスクが存在します。in situバイオプリンティング（in situ bioprinting）は、損傷部位に直接バイオインクを堆積させる新興技術であり、従来の「プリント-移植」という2段階の戦略...

3Dバイオプリンティング足場による骨再生促進の研究 学術的背景 近年、産業や交通の発展、戦争や紛争の頻発により、頭部や顔面の損傷の発生率が著しく増加しています。これらの損傷やその関連治療（減圧開頭術など）は、頭蓋骨欠損を引き起こし、脳機能の回復に影響を与え、心理的障害を引き起こす可能性があり、社会経済的負担をもたらします。そのため、頭蓋形成術の成功は非常に重要です。従来の自家骨移植は頭蓋形成術の理想的な方法とされていますが、臨床現場では、自家骨髄間葉系幹細胞（auto-BMSCs）の採取には、骨髄の老化や造血系疾患などの制約があります。そのため、他家骨髄間葉系幹細胞（allo-BMSCs）が潜在的な代替案として注目されています。しかし、allo-BMSCsの骨再生における役割はまだ明確ではあ...

4Dプリントバイオミメティック蛇型ソフトロボット 学術的背景 医療技術の進歩に伴い、無線マイクロロボットが生体内の複雑な血管ネットワークをナビゲートする能力が注目されています。これらのロボットは、狭い空間でターゲット薬物送達、内視鏡検査、および低侵襲手術などの精密な医療タスクを実行できます。しかし、従来のマイクロロボットは、その大きさと複雑な接続のため、狭い血管環境での柔軟な運動が困難でした。この問題を解決するために、研究者たちはバイオミメティックデザイン、特に蛇の運動パターンを模倣することを探求し始めました。蛇は、その高いアスペクト比の体と波状の泳ぎ方により、液体環境で卓越した機動性を示し、狭い血管内をナビゲートするマイクロロボットの設計にインスピレーションを与えました。 論文の出典 この...

還元酸化グラフェンを利用した二酸化チタン光触媒抗菌骨足場の研究 学術的背景 骨欠損修復の過程において、細菌感染は人工骨足場を移植した後に最も一般的な合併症の一つです。細菌が足場表面にバイオフィルムを形成し、酸や酵素を放出することで、骨代謝を妨げ、骨基質を破壊し、細胞増殖を抑制し、骨治癒を遅らせます。この問題を解決するため、研究者たちは抗菌機能を持つ骨足場材料の探索を続けてきました。二酸化チタン（TiO₂）は、光触媒的に活性酸素（ROS）を生成する能力を持つ金属酸化物半導体として広く研究されています。しかし、TiO₂の光生成電子-正孔対の迅速な再結合により、その光触媒効率が低く、抗菌応用における潜在能力が制限されています。 TiO₂の抗菌効率を向上させるため、研究者たちはその結晶構造や表面特性...

iPSC由来のエンジニアリング心臓スフェロイドモデルが不整脈源性右室心筋症におけるテストステロンの線維化作用を明らかに 学術的背景 不整脈源性右室心筋症（Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy, ARVC）は、心筋組織が脂肪および線維組織に置き換わる遺伝性心筋症であり、不整脈、心室細動、さらには突然死を引き起こす。ARVCの発生率は1:2000から1:5000の間であり、男性患者は女性患者よりも発症しやすく、病状もより重篤である。研究によると、テストステロン（testosterone）はARVCの病理過程において重要な役割を果たす可能性があるが、その具体的なメカニズムはまだ明確ではない。特に、テストステロンが心筋線維化を促進することでA...

選択的レーザー溶融タンタル骨プレートの研究と臨床応用 学術的背景 整形外科インプラント分野では、チタン（Ti）ベース合金とタンタル（Ta）が高い生体適合性のために広く使用されています。チタンベース合金は通常、骨プレートや大腿骨ステムなどの荷重インプラントの製造に使用され、タンタルはその高密度と優れた骨組織親和性のため、多孔質形態やコーティング材料として使用されます。しかし、化学気相成長法（CVD）などの従来の製造方法では、多孔質構造のトポロジー特性を正確に制御することができず、整形外科インプラントにおけるタンタルの応用が制限されていました。近年、積層造形（AM）技術、特に選択的レーザー溶融（SLM）技術により、複雑な多孔質構造を持つ個別化インプラントの製造が可能になりました。本研究では、SL...

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...