学術的背景 RNA（リボ核酸）は生命体において極めて重要な分子であり、遺伝子発現、調節、触媒など多様な生物学的プロセスに関与しています。ヒトゲノムの大部分はRNAに転写されますが、RNA分子の構造研究は依然として大きな課題を抱えています。RNA分子は通常、高い構造的多様性と柔軟性を持ち、これがその機能の前提となっていますが、これが核磁気共鳴（NMR）、X線結晶学、クライオ電子顕微鏡（cryo-EM）などの伝統的な構造解析手法の適用を制限しています。特に大きなRNA分子では、その構造的多様性と大規模なRNA構造データベースの欠如により、既存のタンパク質構造予測手法（例：AlphaFold）を直接RNAに適用することができません。したがって、大きなRNA分子の三次元構造、特にその構造的多様性を正...

学術的背景と問題提起 がん研究において、遺伝子増幅（gene amplification）は一般的な変異形式であり、特にがん遺伝子（oncogene）の活性化において重要な役割を果たしています。しかし、遺伝子増幅ががんにおいて重要であることは広く認識されているものの、初代細胞やモデル生物でこれらの増幅を正確に模倣することは依然として課題です。特に、染色体外DNA（extrachromosomal DNA, ecDNA）を介した遺伝子増幅はがんにおいて非常に一般的ですが、その腫瘍発生や進行における具体的な役割はまだ完全には解明されていません。ecDNAは染色体に依存しない環状DNA分子であり、通常は複数のがん遺伝子コピーを運び、細胞分裂中のランダムな分離を通じて急速に蓄積し、腫瘍の異質性と進化...

脊椎動物の体幹発生における体外モデル研究 学術的背景 脊椎動物の体幹発生は、複数の細胞タイプの生成と組織化を伴う高度に調和されたプロセスである。このプロセスの中心には、胚の後部に位置する前駆細胞群があり、複雑なシグナルネットワークを介して神経管、体節、脊索（notochord）などの組織に分化する。脊索は脊索動物の特徴的な構造であり、胚発生において機械的支持を提供するだけでなく、シグナル分子を分泌して周囲の組織の発生を調節する。しかし、既存の体外モデル、例えば多能性幹細胞（pluripotent stem cells, PSCs）を用いた分化モデルは、体幹発生の一部を再現できるものの、脊索やその依存組織（例えば神経管の底板（floor plate））を欠いていることが多い。これにより、脊椎動...

学術的背景と問題提起 近年、免疫チェックポイント阻害剤（Immune Checkpoint Inhibitors, ICIs）はがん治療において顕著な進展を遂げており、特に抗PD-1および抗PD-L1抗体は、複数のがん種における第一線治療の標準となっています。しかし、これらの治療法が一部の患者において顕著な臨床効果を示す一方で、全体的な応答率は依然として限られており、多くの患者が最終的に腫瘍の進行や再発を経験します。研究によると、腫瘍微小環境（Tumor Microenvironment, TME）中の可溶性因子や細胞結合因子が、がん免疫応答に負の影響を与えています。その中でも、成長分化因子15（Growth Differentiation Factor 15, GDF-15）は、多くのがん...

学術的背景 タンパク質の自己集合は生物学的システムにおいて普遍的な現象であり、その機能は構造支持から生化学的反応の制御まで多岐にわたる。近年、タンパク質設計の分野で顕著な進展が見られたが、既存の自己集合タンパク質構造は通常、厳密な対称性に依存しており、そのサイズと複雑性のさらなる向上が制限されていた。この制限を打破するため、研究者らは細菌のマイクロコンパートメントやウイルスカプシドに見られる擬似対称性（pseudosymmetry）に着想を得て、大規模な擬似対称性を持つ自己集合タンパク質ナノ材料を設計するための階層的な計算手法を開発した。この研究は、厳密な対称性の制約を超えることで、より大きく、より複雑なタンパク質ナノケージ（nanocages）を設計し、自己集合タンパク質構造の多様性を拡大...

海馬ニューロンの特徴選択性のシナプス基盤に関する研究 学術的背景 神経科学における中心的な疑問の一つは、シナプス可塑性が行動中の動物のニューロンの特徴選択性をどのように形作るかである。海馬CA1錐体ニューロン（CA1 pyramidal neurons, CA1PNs）は、空間的および文脈的に選択的な受容野（place fields, PFs）を形成することで、最も顕著な特徴選択性の一つを示す。PFsは、学習と記憶のシナプス基盤を研究するためのモデルとして機能する。これまでに、PFsの形成の細胞基盤としてさまざまな形態のシナプス可塑性が提案されてきた。しかし、数十年にわたる研究にもかかわらず、シナプス可塑性がPFsの形成と記憶の符号化をどのように支えるかについての理解は、依然として限られてい...

学術的背景 デュシェンヌ型筋ジストロフィー（Duchenne Muscular Dystrophy, DMD）は、進行性の筋萎縮を特徴とする重篤なX連鎖性の遺伝性疾患であり、最終的には早期死亡に至る。DMDの原因は、ジストロフィン（dystrophin）をコードする遺伝子の変異であり、このタンパク質が正常に発現されなくなることである。ジストロフィンは筋細胞膜上の他のタンパク質と共にジストロフィン-糖タンパク質複合体（Dystrophin-Glycoprotein Complex, DGC）を形成し、この複合体は細胞外マトリックス（ECM）と細胞骨格の間の橋渡し役として機能する。DGCは筋機能において極めて重要であるにもかかわらず、その分子構造は長い間完全には解明されていなかった。本研究では、...

四成分タンパク質ナノケージの設計：プログラムされた対称性破壊による 学術的背景 タンパク質ナノケージ（protein nanocages）は、高度な対称性を持つタンパク質集合体であり、ワクチン開発、薬物送達、ナノ材料設計などの分野で広く利用されています。自然界のウイルスは、通常、対称性破壊（symmetry breaking）を通じて複雑な構造を構築します。特に、高三角数（higher triangulation number, T）の二十面体（icosahedral）構造がよく見られます。しかし、自然界では、四面体（tetrahedral）や八面体（octahedral）の高T数構造を対称性破壊によって構築する例は見つかっていません。この分野を探求するため、研究者たちは、擬似対称化（pse...

呼吸器マイクロバイオームは小児のRSV感染の重症度と症状の持続性に関連している 学術的背景 呼吸器合胞ウイルス（Respiratory Syncytial Virus, RSV）は、乳幼児の呼吸器感染症や入院の主要な原因の一つです。早産、先天性心疾患、気管支肺異形成症などが重症感染のリスク要因として知られていますが、健康な正期産児でもRSV感染が重症化し、小児集中治療室への入院を必要とし、持続的な喘鳴などの長期的な健康問題を引き起こす可能性があります。RSV感染の重症度は、普通の風邪から呼吸不全を伴う重症細気管支炎まで幅広く、他の宿主要因や環境要因が疾患の重症度を調節している可能性を示唆しています。 近年、複数の研究が、早期の呼吸器微生物群の組成とその後の呼吸器感染症のリスクとの関連を発見し...

SARS-CoV-2の継続的な進化がmRNAワクチン誘導性の体液免疫からの逃避を促進する 学術的背景 2019年末に初めて出現したSARS-CoV-2ウイルスは、継続的な進化を遂げ、複数の変異株を生み出してきました。これらの変異株は、変異を通じてその伝播能力と免疫逃避能力を強化しており、特にワクチン誘導性の体液免疫に対する逃避能力が顕著です。mRNAワクチンはCOVID-19感染、入院、死亡を予防する上で顕著な効果を示していますが、Omicronなどの変異株の出現により、ワクチンの有効性は徐々に低下しています。この課題に対処するため、研究者たちはワクチンの処方を更新し続けていますが、ウイルスの急速な進化は依然としてワクチンの有効性に脅威を与えています。 本論文は、Ragon Institut...