大視野、単細胞分解能の二光子および三光子顕微鏡による深部および広域イメージング 研究背景と問題提起 多光子顕微技術（Multiphoton Microscopy, MPM）は、特に生体脳機能研究において不可欠な深部組織イメージングのための強力なツールです。しかし、従来の二光子顕微鏡（Two-Photon Microscopy, 2PM）は比較的大きな視野（Field of View, FOV）を実現できますが、そのイメージング深度は通常浅い皮質領域に限定され、脳の深部構造には到達できません。一方、三光子顕微鏡（Three-Photon Microscopy, 3PM）はより深いイメージングが可能ですが、熱損傷によりレーザーの繰り返し周波数が制限され、視野が小さく、イメージングスループットが低...
学術的背景 柑橘類の果物は、その豊富な栄養価と独特の風味により、長年にわたり消費者に愛されてきました。しかし、収穫後の貯蔵中に病害を受けやすく、特に*Penicillium digitatum*（青カビ菌）によって引き起こされる緑カビ病が問題です。この病害は果実の腐敗を引き起こし、その保存期間を大幅に短縮します。従来、緑カビ病の制御には化学的な殺菌剤が広く使用されていましたが、健康や環境に対する残留物の潜在的な脅威から、非化学的な代替方法が注目を集めています。 近年、物理的処理技術は残留物がなく環境に優しい特徴を持つため注目されており、その中でも紫外線C（UVC、波長200-280 nm）放射が有望な解決策として挙げられます。UVCは病原体のDNAを破壊することで病害の発生を抑制し、果実の抵...
膵癌早期検出の新手法——プロテアーゼ活性に基づくナノセンサー検出技術 背景紹介 膵管腺癌（Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, PDAC）は、世界的に見てがん関連死の主要な原因の一つです。初期症状が目立たないため、診断時にはほとんどの患者が進行期に達しており、治療の選択肢が限られ、予後も不良です。早期発見・早期治療は患者の生存率を大幅に向上させますが、現在のところ米国食品医薬品局（FDA）が承認した早期検出手法は存在しません。現在利用されている臨床バイオマーカーCA 19-9は主に疾患の進行状況をモニタリングするために使用されますが、早期検出における陽性予測値が低く、一般集団でのスクリーニング応用に限界があります。そのため、特異性が高く、感度が高く、かつ操作が容...
遺伝子治療の新たな進展：Repair Drive技術による肝細胞の体内拡大 学術的背景 遺伝子治療は近年の医学研究の焦点分野であり、特に肝臓疾患に対する遺伝子治療は、肝臓が代謝において中心的な役割を果たすことから、研究の重要な対象となっています。既存の遺伝子編集技術であるCRISPR-Cas9は遺伝子ノックアウトにおいて顕著な進展を遂げていますが、ほとんどの肝臓疾患において必要とされるのは遺伝子の修復（correction）であり、ノックアウト（disruption）ではありません。しかし、修復の効率と正確性は終末分化した肝細胞において非常に限られており、これが臨床応用を大きく制約しています。この問題を解決するため、研究チームはRepair Driveという新技術を開発しました。これは、必須...
高精度で蛋白フラグメントの抑制活性を予測する新方法：FragFoldの応用 学術背景 蛋白質間相互作用は細胞生命活動において重要な役割を果たし、ペプチド（peptides）や蛋白フラグメント（protein fragments）は特定の蛋白質界面に結合して、蛋白質機能を調節したり、甚至抑制剤として機能したりします。近年、高スループット実験技術の発展により、生細胞中での大量の蛋白フラグメントの抑制活性を測定することが可能になりました。しかし、これまで計算方法が存在せず、どの蛋白フラグメントが目標蛋白質と結合し、抑制作用を発揮するか、さらにはその結合モードを予測することはできませんでした。この研究領域の空白を埋めるために、研究者は新しい計算ツールを開発しました。 AlphaFoldの登場は蛋白質...
学術的背景 細胞生物学において、フォーカルアデヘッション（focal adhesions, FAs）は細胞と細胞外基質（ECM）の間の重要な接続点であり、インテグリン受容体を介して細胞内のアクチン骨格とつながり、細胞移動や極性化に重要な役割を果たします。Talinはフォーカルアデヘッションの中心的なタンパク質で、インテグリン受容体とアクチン骨格を直接つなぎます。Talinタンパク質には3つのアクチン結合部位（actin-binding sites, ABSs）があり、これらの部位はフォーカルアデヘッションの形成と成熟の過程で異なる役割を果たします。しかし、TalinがどのようにF-アクチンと相互作用するのか、特にTalinのABSsがF-アクチンにどのように結合するのかについては、まだ完全に...
猿類の自由な活動中の視覚行動研究：革新的な眼動追跡システムの開発と応用 学術的背景 視覚システムは、特に大脳皮質内の視覚経路のメカニズムにおいて、霊長類の神経系の中で最も深く研究されている領域の一つです。しかし、現在までに霊長類が現実世界の環境で自由に活動し、探求する際の視覚機能に関する研究は非常に限られています。この研究の空白は、主に自由に活動する個体の目の動きを正確に、高速かつ高解像度で追跡できる技術の欠如によるものです。従来の研究方法では、通常動物を頭部固定して実験室内で観察するため、自然な行動における視覚システムの理解が制限されていました。したがって、動物の自由な活動を制限せずに目の動きを正確に記録できる技術を開発することは重要な研究方向となりました。 論文の出典 「Active v...
空間細胞組織解析ツールSPACE：複雑な生物組織における空間パターンの解明 学術的背景 生物組織の機能は、細胞、分子、および構造が3次元空間で互いに作用することによって生じます。これらの空間組織パターンを理解することは、病理学的および生理学的プロセスについて新しい洞察を提供します。しかし、既存の空間解析技術は主に単純なパターンしか検出できず、複雑な空間関係を捉えることは困難です。この課題に対処するために、研究者たちは「空間細胞組織解析ツール」（SPACE, Spatial Patterning Analysis of Cellular Ensembles）というオープンソースの解析ツールを開発しました。このツールは情報理論計算を用いて、生物組織内の複雑な空間パターンを包括的に検出し記述するこ...
多重性状罕见変異分析の新フレームワーク：Multistaar 研究背景と問題の説明 次世代シークエンシング技術の進歩と全ゲノムシークエンシング（Whole-Genome Sequencing, WGS）コストの低下により、研究者たちは希少変異が複雑な人間の特性に与える影響をより深く探求できるようになりました。しかし、単一性状分析方法は、多民族サンプルや複雑な遺伝的構造を対象とした希少変異関連の検出において十分な統計的効力に欠けています。さらに、多くの遺伝的変異は多重効果（pleiotropy）を持ち、つまり1つの遺伝子が複数の性状に影響を与えるため、複数の性状を同時に解析する方法が必要となります。 既存の多重性状希少変異分析方法は、単一性状分析よりも高い統計的効力を示していますが、大規模WG...
健康寿命の促進：Hevolutionアライアンス高齢化バイオマーカーイニシアチブの実施提案 学術的背景と研究動機 世界中で高齢化が進行し、人類の平均寿命は著しく延びていますが、健康期待寿命（つまり健康的に生活できる年数）の増加は相対的に限られています。この傾向は、人々が長生きする一方で、病気を患う期間も長くなることを示しています。この状況を変えるためには、医療が単なる疾患治療から予防に重点を移す必要があります。Geroscience仮説（老化科学仮説）は、老化を引き起こす分子的な損傷を抑制することで、健康期待寿命を拡大し、病態期の拡大を阻止または逆転できる可能性を示唆しています。しかし、この目標を達成するためには、生物年齢や老化速度を評価する信頼性のあるバイオマーカーを開発し、生物的老化を遅...