ヒト胎盤の分子解析の新しい章：空間マルチオミクス研究における画期的進展 研究背景と課題 胎盤は妊娠中に最初に発達する胎児器官であり、妊娠の成功と胎児の健康な発達を維持する上で非常に重要です。しかし、その重要性にもかかわらず、胎盤の発達過程や分子調節メカニズムについては、まだ十分に理解されていません。胎盤は、母胎間の物理的および栄養交換の要となるだけでなく、免疫調節や代謝適応を通じて、急速に成長する胎児の健康な発育を可能にしています。 近年では、シングルセル技術（例えば、シングルセルRNAシーケンシング（scRNA-seq））や空間オミクス解析技術が胎盤の多様性や細胞間相互作用の研究に用いられてきましたが、現在の胎盤研究にはいくつかの大きな課題が残っています。例えば、分子分解能の不足、単一デー...
遺伝子レベルの単一細胞軌跡アライメント：動的プログラミングに基づく新手法 シングルセルRNAシーケンシング（Single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技術の出現により、生物学研究が飛躍的に進展し、時間や空間における単細胞レベルでの動的変化を観察することが可能になりました。しかしながら、サンプル間や条件（例えば、対照と薬剤処理、体内と体外実験、健康と疾患など）の動的変化を比較するには未だ多くの課題があります。本研究では、新たに開発された「genes2genes」と呼ばれるツールを通じて、単細胞軌跡アライメントにおける重要な課題、特に遺伝子レベルでの動的変化の精確なマッチングを実現しようとしています。 本論文は、Wellcome Sanger Institute...
人体血管系の解読：多臓器単一細胞トランスクリプトーム研究が血管細胞の多様性を総合的に解明 背景概要 人体の血管系は生命維持の中心的な構成要素であり、内皮細胞（Endothelial Cells, ECs）と周壁細胞（Mural Cells）から成り、全身の臓器系に渡っています。その機能は血液の配送やガス・栄養の交換に留まらず、組織の恒常性維持、免疫調整、血管新生、さらには高血圧、癌、炎症性疾患、糖尿病といった病態においても重要な役割を果たします。血管内皮細胞は臓器や血管の種類ごとに多様な機能と分子特異性を発揮しています。例として、血液脳関門の遮断機能や脾臓での赤血球濾過機能が挙げられます。しかし、全臓器レベルで血管タイプごとの分子特性を系統的に分類する研究は、現在も十分に進んでいません。 こ...
人間の脳成熟における遺伝子発現のダイナミクス研究：新たな時系列脳細胞アトラス 学術的背景 人間の脳の発達と成熟は神経科学で重要な研究分野ですが、依然として多くの未解明な謎が残されています。発達中の人間の脳は、生後、遺伝子発現の動的な変化に導かれながら長期にわたる複雑な成熟のプロセスを経ます。以前、体塊組織（bulk tissue）に基づく大規模なトランスクリプトーム研究で、胎児後期から幼児初期への移行期、さらには小児期と青年期の脳構造や機能における劇的な変化に伴う顕著な遺伝子発現変化が明らかにされました。しかし、これらの研究の限界は、細胞タイプごとの遺伝子発現の動態を特定できなかった点にあります。そのため、異なる細胞タイプが小児期から成人期にわたる脳の成熟過程でどのように遺伝子発現が変化する...
組織および臨床研究における核酸標的信号の高効率拡増のための新プラットフォーム：PSABER 研究の背景と関連知識 1960年代にPardueとGallが初めて原位ハイブリダイゼーション（In Situ Hybridization, ISH）を提唱して以来、この技術は固定されたサンプルにおける核酸標的の空間的分布を視覚化する能力から、広く研究および臨床応用で注目を集めてきました。ISHは、標的RNAまたはDNAと相補的なプローブとのハイブリダイゼーション反応に基づいており、その結果は蛍光顕微鏡または透過光顕微鏡によって解析されます。ISH技術は、ゲノムDNAの位置決定、人間の核型解析、単一細胞RNAの定量解析、そして核内の染色体の空間的組織に関する研究に広く利用されています。その中でも、蛍光原...
母源X染色体が雌マウスの認知と脳老化に及ぼす影響 背景紹介 哺乳類において、雌性細胞は2本のX染色体を持ち、1本は母親由来（母源X染色体、Xm）、もう1本は父親由来（父源X染色体、Xp）です。胚発生の過程で、どちらか1本のX染色体がランダムに不活性化されます。このプロセスはX染色体不活性化（X inactivation）と呼ばれます。この不活性化メカニズムにより、雌性個体は細胞レベルでX染色体のモザイク現象（mosaicism）を示します。つまり、一部の細胞は母源X染色体を発現し、他の細胞は父源X染色体を発現します。このモザイク現象は個体間で異なり、一部の個体ではX染色体不活性化が著しく偏る（skew）こともあります。X染色体の親由来は、DNAメチル化などのエピジェネティックなメカニズムを通...
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...
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...
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...