二次元相関赤外分光法技術を用いた新規サンドイッチ型タングステン酸化物クラスター化合物の識別 背景紹介 ポリオキソメタレート（Polyoxometalates, POMs）は、酸素配位結合によって遷移金属イオンを繋いだ金属-酸素クラスター化合物であり、触媒、光学、医療、磁気学など様々な分野で重要な応用価値を持っています。しかしながら、多様で複雑な構造を有するため、POM分子の分光特性はしばしば類似しており、その特性化および区別は困難を伴います。特に、単結晶X線回折法（Single Crystal X-ray Diffraction, SC-XRD）は解析に高品質な単結晶を必要とするため、多くのポリオキソメタレート化合物の合成において大きな課題となっています。 これまでの研究では、二次元相関分光...

背景と研究課題 金原子ナノクラスター（atomic gold nanoclusters, AuNCs）は、その粒径が通常2ナノメートルを超えず、優れた光物理特性を持つことから、生物医学、触媒、センサーなどの分野で近年大きな注目を集めています。これらの特性には、優れた触媒活性、調整可能な光発光、生体適合性、および無毒性などが含まれます。しかし、近赤外（near-infrared, NIR）発光プローブとしての応用研究で一定の進展が見られる一方で、この分野にはいまだ多くの課題が存在します。特に、NIR発光特性を持つ新型金ナノクラスターの設計と合成は困難です。また、発光性能に影響を与える要因は複雑で、粒子サイズ、表面リガンド、金属組成などの要因が密接に関連しています。 近年、「抗電鍍反応（anti...

シリコーンゴムの電気トラッキング劣化メカニズムを明らかにする最前線の科学ニュース 背景紹介：研究の動機と課題 電力輸送と配電システムの急速な発展に伴い、高分子複合絶縁体は従来のガラスやセラミック絶縁体に取って代わり、屋外高電圧送電分野において第一選択の材料となっています。その中でも、シリコーンゴムを基盤とした複合絶縁体は、軽量、高耐熱性、化学的安定性、そして疎水性能（hydrophobicity）の優れた性能でエンジニアリング界で高く評価されています。これらは生産・設置の過程で高いコストパフォーマンスを持つだけでなく、長期の運用においても卓越した耐老化性能を発揮します。しかし、これらの絶縁材料は実際の運用条件下で、電気的および環境的ストレス（高電圧や多様な気象要因、塩霧腐食など）を受けること...

次世代の低コスト光コヒーレンストモグラフィー（OCT）システムの開発：視網膜イメージングの臨床応用を強化 学術的背景 光コヒーレンストモグラフィー（Optical Coherence Tomography, OCT）は、非侵襲的で高解像度の画像取得技術であり、特に視網膜疾患の診断において広く利用されています。しかしながら、商業用OCTシステムは非常に高価（4万ドルから15万ドル）であるため、資源が限られた地域ではその利用が制限されています。OCT技術の利用可能性を拡大するため、研究者たちは低コストOCTシステムの開発に取り組み、臨床現場（Point-of-Care）において高品質の視網膜イメージングを可能にすることを目指しています。本稿では、ハードウェア設計と画像処理アルゴリズムを改良するこ...

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...

単細胞および空間分解解析による歯周関連角化細胞相互作用の研究：歯周炎における構造免疫の役割の解明 背景紹介 歯周炎は、世界中で数十億人に影響を与える慢性炎症性疾患であり、主に歯周組織の損傷を特徴とし、最終的には歯の脱落を引き起こす可能性があります。その主な原因は歯周バイオフィルムの多菌種群失調（polybacterial dysbiosis）であり、さらに心血管疾患、2型糖尿病、アルツハイマー病、炎症性腸疾患など全身性疾患とも密接に関連しています。しかし、現在、歯周炎に対する個別化された精密治療は多くの課題に直面しています。その主な理由の一つは、歯周組織内の細胞亜群とそれらの健康および病気状態における機能について、十分な理解が欠如していることにあります。特に、歯に関連する上皮角化細胞の不均一...

覚醒状態の固定されたマウス脳における神経形態動態の超解像イメージングの新展開：動的観測の実現 背景説明 神経科学研究の分野において、神経細胞の形態変化およびその機能的動態は、脳の情報処理やネットワーク可塑性を理解する鍵となる課題です。しかし、樹状突起スパイン（dendritic spines）、軸索終末（axonal boutons）、およびそれらを結ぶシナプス構造が動物の学習や行動適応に重要な役割を果たしているものの、これらの構造を生体内で動的に観察するのは依然として大きな挑戦となっています。従来の顕微鏡イメージング手法は解像度および撮影速度に制限があるため、神経細胞の微細構造に関する多くの研究が固定された組織や培養細胞のレベルにとどまっており、可塑的変化が自然な行動や生理状態とどのように...

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...