がんは世界的に重要な公衆衛生問題であり、その複雑な病理過程と多様な表現形態は常に研究の焦点となっています。多くの研究により、酸塩基平衡の乱れがんの発生と進行に重要な役割を果たすことが示されていますが、そのメカニズムはまだ完全には解明されていません。「Acid–base homeostasis and implications to the phenotypic behaviors of cancer」と題されたこの研究では、著者らはシステム生物学的アプローチを用いて、酸塩基平衡とがんの表現型行動の関係を探っています。 研究背景 酸塩基平衡（acid-base homeostasis）はすべての生細胞が正常な生理機能を維持するために重要な特性です。細胞内のpH値（略してphi）と細胞外のpH値...
Grepore-seq：長範囲PCRとナノポアシーケンシングを用いた遺伝子編集後の変化を検出する堅牢なワークフロー 研究背景 CRISPR/Cas9システムは、RNAガイド型DNAエンドヌクレアーゼシステムとして、ゲノム編集で広く応用されています。臨床治療での潜在的な可能性が高まるにつれ、遺伝子編集結果の包括的な評価がますます重要になっています。しかし、大規模で経済的かつパイプライン化された方法で遺伝子編集の結果を検出する方法、特に大きな断片の挿入や欠失を検出する方法が不足しています。研究によると、CRISPR/Cas9編集後に非標的効果が発生する可能性があり、大規模な欠失や複雑なゲノム再編成などが臨床応用に課題をもたらしています。 研究目的と革新性 上記の問題を解決するため、本研究では「g...
高忠実度と異なる遺伝子編集結果のSaCas9とSpCas9の比較 研究背景 Cas9タンパク質に基づくCRISPRシステムは、ゲノム編集の強力なツールとなり、基礎研究や臨床遺伝子治療で広く応用されています。現在、最も一般的に使用されているCas9変異体は、化膿連鎖球菌（Streptococcus pyogenes）由来のSpCas9と黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）由来のSaCas9です。これら2つのCas9タンパク質は多くの研究で広く検証されていますが、具体的な遺伝子編集効果の比較については、まだ系統的な研究が不足しています。そのため、本論文はSpCas9とSaCas9の遺伝子編集における効率と精度を系統的に比較し、異なる切断長での編集性能を探究することを目的と...
ヒト胎児肝臓における終末赤血球造血の総合的特徴と全トランスクリプトーム解析 背景と問題 赤血球造血（Erythropoiesis）は赤血球を生産するプロセスです。最初は卵黄嚢で「原始」赤血球造血が起こり、徐々に胎児肝臓（Fetal Liver, FL）と出生後の骨髄（Bone Marrow, BM）での「終末」赤血球造血に置き換わります。ヒトの胎児発達において、FLは重要な赤血球造血器官ですが、現在のところヒトFLの赤血球造血についての理解は非常に限られています。本研究の目的は、ヒト胎児肝臓の終末赤血球造血を総合的特徴と全トランスクリプトーム解析によって調査し、赤血球造血過程における遺伝子発現パターンを探り、さらに培養システムが遺伝子発現に与える影響を理解することです。 研究の出典 本研究は...
ヒトの生物学と疾患を解明する単細胞オミクス技術 背景紹介 細胞は生命の基本単位であり、1つの受精卵から約37兆個の細胞からなる複雑な人体が発生し、これらの細胞は様々な組織、器官、システムを形成します。従来の細胞分類法は主に細胞の形態、位置、または少数のタンパク質の発現レベルに基づいていましたが、この方法は他の分子レベルでの細胞間の違いを無視していました。細胞の高度な異質性がヒトの生物学的機能の多様性を決定しています。細胞自体の状態、大きさ、起源だけでなく、細胞周囲の特殊な環境や隣接または遠隔の細胞との相互作用も細胞の特性に影響を与えます。従来の大規模サンプルのシーケンシング技術（RNAシーケンシングなど）は、実験サンプル内のすべての細胞の遺伝子発現の平均を測定するため、細胞の多様性を隠してし...
タンパク質構造予測：課題、進歩、および研究パラダイムの変化 タンパク質構造予測は、生化学、医学、物理学、数学、コンピューターサイエンスなど多分野の研究者を引きつける重要な学際的研究課題です。研究者たちは同じ構造予測問題を解決するために様々な研究パラダイムを採用しています：生化学者と物理学者はタンパク質フォールディングの原理を解明しようとしています；数学者、特に統計学者は通常、与えられた目的配列のタンパク質構造の確率分布を仮定することから始め、最も可能性の高い構造を見つけます；一方、コンピューターサイエンティストはタンパク質構造予測を最適化問題として捉え、最低エネルギーを持つ構造コンフォメーションを見つけるか、予測構造と天然構造の間の差異を最小化しようとします。最近では、深層学習もタンパク質構...
相同起源の組み換え修復欠損（HRD）のがん患者評価と治療計画における応用 背景紹介 相同組み換え（Homologous Recombination, HR）はDNA二本鎖切断（Double-Strand Breaks, DSBs）を修復する重要なメカニズムです。しかし、HR修復経路の重要な遺伝子が変異したり、エピジェネティックに不活性化されたりすると、細胞がDSBsを効果的に修復できなくなり、相同組み換え修復欠損（Homologous Recombination Repair Deficiency, HRD）を引き起こします。HRDは多くの悪性腫瘍（卵巣がん、乳がん、膵管がん、前立腺がんなど）で見つかっており、臨床的に重要な意味を持っています。HRDはゲノム分析によって識別できます。なぜなら...
細胞運命決定メカニズムのオミクス的観点 背景紹介 哺乳類の初期胚発生過程において、全能性を持つ受精卵(zygote)は数回の細胞分裂と2回の細胞運命決定(cell fate determination)を経て、最終的に成熟した胚盤胞(blastocyst)を形成します。この過程で、胚の圧縮に伴い、頂底細胞極性(apicobasal cell polarity)の確立が胚の対称性を破壊し、その後の細胞運命選択を導きます。内部細胞塊(inner cell mass, ICM)と栄養外胚葉(trophectoderm, TE)の系譜分離は細胞分化の最初の指標ですが、一部の分子はより早い段階(2細胞期や4細胞期など)で細胞間変異(inter-cellular variations)を通じて初期細胞運...
加齢によるtRNAGlu由来フラグメントはミトコンドリア翻訳依存性のクリステ組織を標的とし、グルタミン酸生合成を破壊する 学術的背景紹介 ミトコンドリアのクリステは内膜が内側に突出した構造で、加齢過程で顕著な形態変化を起こします。しかし、これらの変化を引き起こす分子メカニズムやその脳の加齢への寄与は不明確です。クリステの超微細構造の維持は、クリステに存在する呼吸酵素の正常機能に不可欠であり、クリステ構造が破壊されると内膜上の酵素活性が著しく低下します。グルタミナーゼ（GLS）はクリステに位置する重要な酵素で、グルタミン酸の生成を触媒し、ニューロン内環境のグルタミン酸レベルを維持します。最も豊富な神経活性アミノ酸および主要な興奮性神経伝達物質としてのグルタミン酸のレベルは、脳の加齢過程で徐々に...
背景紹介 代謝機能障害関連脂肪性肝疾患（MAFLD）は、世界的に高い発症率を示す慢性肝疾患であり、その有病率は約25%です。特に肥満と2型糖尿病患者の集団では、MAFLDの発症率はさらに高くなります。MAFLDは複雑な全身性疾患であり、その経過は代謝機能関連単純性脂肪肝（MAFL）から代謝機能関連脂肪性肝炎（MASH）へと進行し、さらに肝線維化や肝細胞癌などの重篤な病態へと発展する可能性があります。ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体（PPAR）アゴニスト、ファルネソイドX受容体（FXR）アゴニスト、インスリン感受性増強剤、グルカゴン様ペプチド1（GLP-1）アナログなどの一部の薬剤が臨床試験段階に入っていますが、MAFLDには現在まだ効果的な承認された治療法がありません。したがって、新しい...