食事由来のイソチオシアネート化合物がα1アンチトリプシン欠乏症における潜在的治療効果 背景および研究意義 α1アンチトリプシン欠乏症（Alpha-1 Antitrypsin Deficiency、AATD）は、先天性の単一遺伝子疾患であり、肝臓中でのα1アンチトリプシン（AAT）の誤折りたたみによって引き起こされます。この誤折りたたみは、2つの病理的効果を引き起こします。1つは肝臓におけるAATポリマーの蓄積による毒性の蓄積であり、もう1つは肺でのAAT単量体の分泌減少です。これにより好中球エラスターゼ（Neutrophil Elastase、NE）の抑制作用が低下し、肺組織の破壊が進行して最終的に慢性閉塞性肺疾患（Chronic Obstructive Pulmonary Disease、...
CD70を標的としたiPSC由来のCAR-NK細胞療法 背景と研究目的 過去10年間、「活性薬」としての細胞療法は、従来の治療理念を根本から覆しました。特に、キメラ抗原受容体T細胞（CAR-T）の設計により、免疫療法の有効性が大幅に向上し、従来の治療が不可能だった血液系悪性腫瘍の治療において潜在的な治癒への道筋を提供しました。しかしながら、CAR-T療法は、標的範囲の限定、生産プロセスの時間とコストの増大、そして製造失敗のリスクといった課題に直面しています。これらの制約により、この療法は迅速な介入が必要な癌患者集団への広範な適用が困難となっています。 これらの問題に対処するために、近年CD70が免疫チェックポイント分子として注目されており、血液系および固形腫瘍の多くで高発現していることから、...
側頭葉てんかんにおけるシナプス密度ネットワーク機能障害の関連遺伝子発現パターンを解明 背景 側頭葉てんかん（Temporal Lobe Epilepsy, TLE）は、最も一般的な部分てんかんの一種であり、その病理的特徴と発症メカニズムは神経科学の分野で長年注目されてきました。本疾患は、単一の脳領域（例：てんかん焦点）のみに関与するのではなく、広範な脳ネットワーク機能に影響を及ぼす疾患と考えられています。TLEの核心的な病理メカニズムには主に興奮性と抑制性シナプス伝達の不均衡が含まれ、シナプスの喪失が重要な要因であるとされています。こうしたシナプスネットワークのマクロな変化が脳機能ネットワークの障害を引き起こす可能性があり、遺伝子レベルでの異常がこれらのシナプス再構築の潜在的な起因である可能...
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...
シングルセルRNAシーケンシングが末梢血における細胞タイプ特異的スプライシング調節と自己免疫および炎症性疾患との関係を明らかにする 背景紹介 近年、ゲノム研究の急速な進展により、複雑な形質の遺伝的基盤についての理解が大幅に深まりました。しかしながら、複雑な疾患と関連する多くのゲノム関連領域（GWAS loci）の機能的メカニズムは未だ完全には解明されていません。これらの領域の多くは、タンパク質を直接コードしない非コードゲノムに位置しており、転写後イベント、例えば選択的スプライシング（alternative splicing, AS）が遺伝子発現や複雑な疾患の遺伝的リスクにどのように影響を与えるかを理解することが重要です。選択的スプライシングは、遺伝子機能を調節し、遺伝子発現の多様性を創出する...
大判型マイクロアレイを再利用してスケーラブルな空間トランスクリプトミクスを実現する新手法：Array-Seq技術の誕生 背景と研究の起源 近年、空間分子解析（spatiomolecular analyses）は、生物医学研究や臨床病理学にとって重要なツールとなっています。これは、組織内の細胞や分子の空間的な配置が、それらの機能や健康・病気における異常な変化にどのように影響を与えるかを研究できるからです。しかし、既存の空間トランスクリプトミクス（spatial transcriptomics, ST）技術は、複数の面で制約を抱えています。特に、装置の高額さ、操作の複雑さ、表面積の小ささ、大量のサンプル処理との非互換性、さらに一般的な組織学染色（H&E染色など）との非互換性が挙げられます。これら...
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...
タンパク質配列空間の極端圧縮と再構築：EvoAIによる革新的な研究 背景紹介 タンパク質の設計と最適化は、バイオテクノロジー、医学、合成生物学分野における主要な課題の一つです。タンパク質の機能は、その配列および構造によって決定されますが、この機能性配列空間（sequence space）は非常に複雑で高次元であり、大量の可能性を含んでいます。この領域の探求における重要な課題は、このほぼ無限といえる配列空間をどのように効果的に解析し、圧縮し、機能に密接に関連する特徴を識別するかという点にあります。従来のアプローチには、直接進化（directed evolution）、深度変異スキャン（deep mutational scanning, DMS）、部位飽和変異（site-saturation m...
高効率で包括的なゲノム編集ツール：多重ドロップアウトスクリーニングのための効率的で校正されたPrime Editingプラットフォーム ゲノム編集の分野において、Prime Editing技術はその正確性と柔軟性のために高く評価されています。この方法は、二本鎖切断（DSBs）を必要とせず、ゲノム上で正確な単一塩基置換や小規模な挿入・欠失の修正を直接的に実現できます。しかし、大規模な機能ゲノム学研究においてPrime Editingを活用するには、効率の低さと不安定さという課題があります。この課題に対応するため、Princeton UniversityやUniversity of California San Diegoなど複数の研究機関による研究チームが、高編集効率を持つPrime Edit...