炎症性腸疾患（Inflammatory Bowel Disease, IBD）は、潰瘍性大腸炎（Ulcerative Colitis, UC）とクローン病（Crohn’s Disease, CD）を含む慢性炎症性疾患です。IBDの罹患率は世界的に年々増加しており、患者や社会に大きな健康および経済的負担をもたらしています。現在、IBDの診断は主に内視鏡検査に依存していますが、この方法は高価で侵襲的であり、連続的な使用には不便です。そのため、より便利で非侵襲的な診断方法の開発が急務となっています。 近年、腸内細菌叢（gut microbiota）とIBDの病態との関係が注目されています。腸内細菌叢の代謝産物、例えば水素（H₂）、アンモニア（NH₃）、硫化水素（H₂S）などは、血液-肺バリアを通過...

学術的背景 ドキソルビシン（Doxorubicin, Dox）は、腫瘍治療に広く使用されているアントラサイクリン系薬剤ですが、用量依存性の心臓毒性を持ち、心筋症や心不全を引き起こす可能性があります。ドキソルビシンの抗癌効果は顕著ですが、その心臓毒性が臨床応用を制限しています。現在、FDAが承認しているドキソルビシン関連心筋症の治療薬はデキサラゾキサン（Dexrazoxane）のみですが、小児患者での使用は制限されており、ホジキンリンパ腫の小児患者における二次性悪性腫瘍のリスクを増加させる可能性があるためです。したがって、ドキソルビシン誘発性心筋症の予防と治療のための新しい治療ターゲットと戦略を見つけることが臨床現場の緊急の課題となっています。 近年の研究では、鉄依存性の細胞死であるフェロトー...

T細胞受容体（TCR）は適応免疫システムにおいて重要な役割を果たしており、特定の抗原エピトープ（epitope）に結合することで病原体を認識します。TCRとエピトープ間の相互作用を理解することは、免疫応答の生物学的メカニズムを解明し、T細胞を介した免疫療法を開発する上で極めて重要です。しかし、TCRのCDR3領域がエピトープ認識において重要であることは広く認められているものの、特定の疾患や表現型に関連するTCR-エピトープ相互作用を正確に予測する方法は依然として課題となっています。この問題に対処するため、研究者たちはEpicPredを開発しました。これは注意メカニズムに基づく多インスタンス学習（Multiple Instance Learning, MIL）モデルであり、がんやCOVID-1...

癌は世界的に死亡の主要原因の一つです。近年、免疫療法が著しい進展を遂げ、例えばキメラ抗原受容体T細胞（CAR-T）療法や抗体薬物複合体（ADCs）の成功が挙げられますが、がん特異的な表面タンパク質の標的を効果的に識別することは依然として大きな課題です。表面タンパク質の標的の識別は、精密で低毒性の免疫療法の開発にとって重要です。RNAシーケンシングやプロテオミクスなどの既存の技術は、これらの標的を分析するのに役立ちますが、最適な免疫療法の標的を体系的に優先選択する方法が不足しています。 この課題に対処するため、Children’s Hospital of Philadelphia、Drexel University、BC Cancer Research Instituteなどの研究チームは、I...

免疫細胞は多様な刺激に応答してサイトカイン駆動の極化を経て、その転写プロファイルや機能状態が変化します。この動的なプロセスは、健康や疾患における免疫応答の中心的な役割を果たしています。しかし、単一細胞RNAシーケンシング（scRNA-seq）データにおけるサイトカイン駆動極化を評価するための体系的なアプローチはこれまで欠けていました。この問題を解決するために、研究者たちは単一細胞統一極化評価（SCUPA）を開発しました。これは、免疫細胞極化を包括的に評価する初めての計算手法です。 論文の出典 この論文は、Wendao LiuとZhongming Zhaoによって共同執筆されました。彼らはそれぞれThe University of Texas MD Anderson Cancer Center...

単一細胞トランスクリプトームシーケンシング（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技術の登場により、細胞の発生と分化過程における遺伝子発現のダイナミクスをこれまでにない解像度で研究することが可能になりました。しかし、生物学的プロセスの複雑さから、異なる条件下での細胞発生軌跡はしばしば非対称であり、データの統合と比較に課題をもたらしています。既存の方法は通常、異なる条件下のサンプルを統合してからクラスタリング分析を行ったり、共有される軌跡を推測したりすることを前提としていますが、これらの方法は非対称な軌跡を扱う際に効果的ではなく、重要な差異発現遺伝子（differentially expressed genes, DEGs）を見逃す可能性があります。 この...

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...

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...

免疫抑制患者急性呼吸不全における侵襲性肺アスペルギルス症の予測モデル 背景紹介 侵襲性肺アスペルギルス症（Invasive Pulmonary Aspergillosis, IPA）は、免疫抑制患者、特に血液悪性腫瘍、幹細胞移植、または長期的な免疫抑制剤の使用による免疫機能低下を持つ患者に見られる重篤な日和見感染症です。IPAの診断は通常困難であり、患者が人工呼吸器を必要とする場合、死亡率は90%に達することがあります。したがって、早期診断と迅速な治療は患者の予後改善に重要です。しかし、現在の診断方法（例えば肺生検、気管支肺胞洗浄など）には多くの制限があり、特に重症患者ではこれらの侵襲的操作が状態を悪化させる可能性があります。さらに、生物学的サンプルの検査結果はしばしば時間がかかり、入院時に...

虚血性脳卒中後のマクロファージにおけるアルギナーゼ-1の有害な影響 学術的背景 虚血性脳卒中（ischemic stroke）は、世界的に見ても長期的な障害の主な原因の一つです。アルギナーゼ-1（arginase-1, Arg1）は一般的に抗炎症反応や組織修復と関連していますが、その脳卒中後の回復における具体的な役割はまだ明らかではありません。Arg1は主にマクロファージにおいて発現し、特に炎症環境下では、L-アルギニン代謝を調節することによって炎症微小環境に影響を与えると考えられています。しかし、Arg1が脳卒中後に果たす機能的影響についてはまだ十分に研究されていません。本研究は、Arg1が脳卒中後の回復にどのように影響するか、特に浸潤マクロファージでの発現が炎症微小環境や機能回復にどのよ...