学術的背景 COVID-19のパンデミックは、世界中の公衆衛生システムに大きな影響を与えました。現在では状況が落ち着きつつありますが、その複雑な免疫病理学的メカニズム、長期にわたる後遺症（「長いCOVID」など）、そして将来発生する可能性のある類似の脅威に対する研究が依然として進められています。特に重症のCOVID-19患者は、「サイトカインストーム」、急性呼吸窮迫症候群（ARDS）、多臓器不全などの深刻な症状を伴うことが多く、より正確な予測モデルとバイオマーカーが臨床判断をサポートするために必要とされています。 従来の機械学習（ML）や深層学習（DL）モデルは、ハイスループットオミクスデータの分析において優れた性能を発揮しますが、生物学的に解釈可能な結果を提供することが難しく、翻訳後修飾な...
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...
学術的背景 膠芽腫（Glioblastoma, GBM）は、最も侵襲性が高く異質性を持つ中枢神経系腫瘍の一つで、予後は極めて不良です。近年、抗血管新生療法や免疫療法などの新たな治療法が登場していますが、GBM患者の生存期間は依然として非常に限られています。GBM細胞は、特にグルコースとグルタミンの利用に関して独特の代謝特性を持っています。グルコース代謝はGBMにおいて広く研究されていますが、グルタミン代謝の役割は比較的注目されてきませんでした。グルタミンは、癌細胞の成長に必要な重要な栄養素であるだけでなく、核酸や脂肪酸の合成にも関与しています。しかし、グルタミン代謝がGBMのシグナル伝達や代謝リプログラミングにおいて果たす役割はまだ明確ではありません。 本研究では、GBMにおけるグルタミン代...
背景紹介 膠芽腫（Glioblastoma, GBM）は最も侵襲性の高い脳腫瘍の一つであり、患者の中央生存期間は約15ヶ月とされています。現在、手術、化学療法、放射線療法など多様な治療法が用いられていますが、GBM患者の全体的な生存率は過去数十年間で顕著に改善されていません。近年の研究により、GBM起始細胞（GBM-initiating cells, GICs）が腫瘍の発生、進展、および放射線療法や化学療法に対する抵抗性において重要な役割を果たしていることが明らかになりました。これらの細胞は強力な腫瘍形成能力を持ち、従来の癌治療手段に抵抗を示します。そのため、GICsの特性を深く理解し、これらの細胞を標的とした新しい治療法を開発することがGBM研究の重要な方向性となっています。 この背景のも...
膠芽腫患者における血管毒性の臨床的および遺伝的マーカー研究：NRG Oncology RTOG-0825からの示唆 学術的背景 膠芽腫（Glioblastoma, GBM）は高度に侵襲性の高い脳腫瘍で、悪性原発性脳腫瘍の約80％を占めます。標準治療には手術切除、放射線療法、化学療法が含まれますが、患者の生存期間は依然として短く、中央生存期間は12〜15ヶ月です。治療中、血管毒性（血栓症や高血圧など）は一般的な副作用であり、治療中断や死亡を引き起こす可能性があります。特に、血栓症はGBM患者の生存率の低下と関連しており、一方で高血圧は無増悪生存期間および全生存期間の延長と関連しています。したがって、これらの血管毒性のリスク要因を特定することは、臨床的決定と治療効果の改善にとって重要です。 本研...
サブスペース強化ハイパーグラフニューラルネットワークを用いた不安障害の識別とバイオマーカー検出研究 学術的背景 不安障害（Anxiety Disorders, ADs）は世界的に一般的なメンタルヘルスの問題であり、約7.3%の人口に影響を及ぼしています。不安障害の患者は通常、過度の恐怖、心配、および関連する行動異常を示し、これらの症状は患者の社会的機能と生活の質に深刻な影響を与え、家族や社会に大きな負担をかけます。不安障害は、全般性不安障害（Generalized Anxiety Disorder, GAD）、社交不安障害（Social Anxiety Disorder, SAD）、パニック障害（Panic Disorder, PD）、特定の恐怖症（Specific Phobia, SP）な...
二重遅延が捕食者-被食者システムに与える影響：安定性切り替え曲線法の研究 学術的背景 捕食者-被食者モデル（predator-prey model）は、生態学において個体群間の相互作用を研究するための基本的なモデルである。これらのモデルは一見単純に見えるが、複雑な動的構造を生み出すことができ、場合によってはカオスの軌跡を引き起こすこともある。捕食者が被食者を消費する速度（すなわち、機能応答、functional response）は、これらのモデルにおいて重要な役割を果たす。機能応答は、被食者にのみ依存するタイプと、被食者と捕食者の両方に依存するタイプに分類され、例えばHolling I-IV型やBeddington-DeAngelis型、Crowley-Martin型などがある。 近年、研...
背景紹介 脊髄損傷（Spinal Cord Injury, SCI）は、現代医学が直面する大きな課題の一つであり、特に神経機能の回復が重要です。研究によると、ニューロンは脊髄の再生において重要な役割を果たしますが、複雑な病理環境の中で、ニューロンはさまざまな要因の影響を受け、急速に老化状態に陥ります。老化した神経細胞は増殖能力を失うだけでなく、老化関連分泌表現型（Senescence-Associated Secretory Phenotype, SASP）を分泌して周囲の細胞を老化状態に誘導し、悪循環を形成し、さらに局所組織の退化を悪化させます。既存の治療法である老化細胞を除去するsenolytic療法は、短期的な症状緩和には有効ですが、細胞老化の根本的な問題を解決することはできません。そ...
学術的背景 地球規模の気候変動の進行に伴い、建築物のエネルギー消費、特にエアコンシステムのエネルギー消費が増加し続けています。統計によると、建築物のエアコンシステムは世界の年間電力消費量の約10%を占めており、この数字は二酸化炭素排出量の増加と共に上昇し、地球温暖化の悪循環をさらに加速させています。受動的放射熱管理技術、特に選択的なスペクトル変調を利用した放射冷却技術は、この問題を解決する可能性のある手法として注目されています。この技術は、太陽光（0.3-2.5 μm）を散乱させ、大気窓（8-14 μm）を通じて熱を宇宙空間（約3 K）に放射することで、追加のエネルギー投入や環境汚染を必要とせずに自動的に温度調節を実現します。 しかし、既存の放射冷却材料、例えばガラス、ブロック、フィルム、コ...
学術背景 組織修復の過程において、慢性低酸素（chronic hypoxia）は幹細胞の機能に悪影響を及ぼす。骨膜幹細胞（Periosteal Stem Cells, PSCs）は骨修復の主要な貢献者であり、低酸素条件下でのその機能の変化はまだ明確ではない。低酸素は組織修復の初期段階では一部の幹細胞にとって有益であるが、長時間の低酸素は細胞死（apoptosis）を引き起こし、骨再生を妨げる。したがって、時間のニーズに応じて酸素供給を精密に調節できるシステムを開発することは、PSCsの機能を最適化し、骨再生を促進する上で重要である。 本研究は以下の問題を解決することを目的としている： 1. 低酸素がPSCsに及ぼす時間的影響：低酸素はいつ有益から有害に転じるのか？ 2. スマート酸素供給シス...