RELMβの食物アレルギーにおける重要な役割 学術的背景 食物アレルギー（Food Allergy, FA）は、特に子供の間で発症率が高い一般的な免疫系疾患です。食物アレルギーの発生は、免疫系が食物抗原に対して異常な反応を示すことに関連しており、特に2型免疫応答の調節不全が原因です。2型免疫応答は通常、寄生虫や毒素に対する防御メカニズムですが、その調節不全は食物アレルギーやアナフィラキシーなどの病的な反応を引き起こします。食物アレルギーのメカニズムについてはある程度研究が進んでいますが、免疫寛容の維持と破綻に関する具体的なメカニズムはまだ不明です。特に、腸内細菌叢が食物アレルギーにどのように関与しているかは完全には解明されていません。 本研究は、腸管の杯状細胞から分泌されるタンパク質であるレ...

Rubisco 酵素の機能マップ研究 背景紹介 Rubisco（リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ）は地球上で最も豊富な酵素であり、光合成における二酸化炭素固定プロセスを担っています。しかし、Rubisco の触媒効率は低く、酸素との副反応が起こりやすいため、光合成効率が制限されています。科学者たちは長年にわたり、工学的な手段で Rubisco の触媒性能を改善しようと試みてきましたが、その複雑な生化学的パラメータ（触媒速度、二酸化炭素親和性、特異性など）を効率的に測定することが難しく、研究の進展は遅れていました。近年、ハイスループットスクリーニング技術と機械学習手法の発展に伴い、科学者たちは Rubisco の配列-機能関係を体系的に探求し、その性能を改善する潜...

腫瘍微小環境におけるミトコンドリア転移と免疫逃避メカニズム 学術的背景 腫瘍細胞は、腫瘍微小環境（Tumor Microenvironment, TME）において、特にT細胞の攻撃から逃れるためにさまざまなメカニズムを利用しています。免疫チェックポイント阻害剤（Immune Checkpoint Inhibitors, ICIs）は多くの癌治療で顕著な進展を遂げていますが、多くの患者が治療に反応しないか、一時的な反応しか示しません。研究によると、腫瘍微小環境における代謝再プログラミングと腫瘍浸潤リンパ球（Tumor-Infiltrating Lymphocytes, TILs）のミトコンドリア機能障害は、抗腫瘍免疫反応を弱めることが示されています。しかし、これらのプロセスの詳細なメカニズムは...

完全なヒト組換えマップ 学術的背景 遺伝学の研究において、組換え（recombination）は生物が遺伝的多様性を生み出すための重要なメカニズムの一つです。組換えは遺伝子の伝達と組み合わせに影響を与えるだけでなく、自然選択や集団の歴史の推測においても重要な役割を果たします。しかし、既存の組換えマップは主に交叉組換え（cross-over, CO）に基づいており、より一般的な非交叉組換え（non-cross-over, NCO）は無視されてきました。NCOの検出は難しく、そのため組換え研究におけるその貢献は長い間過小評価されてきました。組換えのメカニズムと遺伝的多様性への影響を完全に理解するためには、COとNCOを含む完全な組換えマップを作成する必要があります。 本研究は、全ゲノムシーケンス...

ミトコンドリア疾患の精密モデリング：最適化されたmitobesに基づく研究 学術的背景 ミトコンドリア疾患は、ミトコンドリアDNA（mtDNA）の変異によって引き起こされる遺伝性疾患の一種で、細胞のエネルギー代謝に影響を与え、さまざまな臓器の機能障害を引き起こします。ミトコンドリアDNAの変異は、同質的（すべてのmtDNAコピーに影響を与える）または異質的（変異型と野生型のmtDNAが共存する）である場合があります。これらの変異は人口において比較的稀ですが、一度発生すると重篤な臨床症状を引き起こすことが多く、Leigh症候群やLeber遺伝性視神経症（LHON）などの疾患が知られています。適切な動物モデルの不足により、ミトコンドリア疾患の研究と治療の進展が制限されています。そのため、ヒトのミ...

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...