一、学術的背景と研究の発端 運動ニューロン（Motor Neuron）変性疾患、例えば筋萎縮性側索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS）は、神経科学における重要な研究分野である。ALSは成人発症が特徴であり、患者の運動ニューロンは次第に変性し、最終的に麻痺や死に至る。ALSなどの疾患において、加齢が主なリスク因子と考えられているが、成熟ニューロンが病的損傷に対して易感である一方、若年ニューロンがそれらに抵抗できる分子メカニズムはいまだ明らかでない。既存の研究では、運動ニューロンの成熟に伴って約7,000の遺伝子発現と10万のクロマチンアクセシビリティ領域が大きく変化することが知られている。 研究チームは、胚発生期の運動ニューロンが高い逆境耐性と再生能力...

1. 研究背景と科学的課題 血液システムの健康は生体の機能に極めて重要であり、造血幹細胞（HSC、Hematopoietic Stem Cells）は血液システムの正常な運営を維持する中核細胞である。HSCは自己複製能と多分化能を持ち、赤血球・白血球・血小板などあらゆる血液細胞を産生できる。加齢とともに、造血幹細胞の機能は徐々に衰退し、造血再生能力の低下、赤血球産生の障害、そして骨髄系（顆粒球・単球・血小板）への分化偏向が現れる。この幹細胞老化は失血・感染などへの応答力の低下のみならず、多様な血液変性疾患や悪性腫瘍の発症ももたらす。 従来の研究では、HSCの老化はDNA損傷、代謝異常、エピジェネティックな調節異常などの細胞内分子変化と関連していることが示されている。さらに、骨髄微小環境のリモ...

背景紹介 細胞生物学において、細胞がどのように異なる応答を示すかを理解することは非常に重要です。perturbation（擾乱）とは、遺伝子編集、化学物質、環境変化、または機械的な力によって細胞の状態を変化させ、その機能を研究することを指します。しかし、既存の方法では、単一細胞レベルでの異質性応答を定量化する際に限界があり、特に部分的な遺伝子擾乱（partial gene perturbation）や用量効果（dosage effect）の分析において十分な性能を発揮していませんでした。この問題を解決するため、研究者たちは新しい計算手法であるPerturbation-Response Score（PS）を開発し、単一細胞の擾乱応答の異質性をより正確に定量化し、細胞の内在的および外在的要因が擾...

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...

単細胞RNAシーケンス（scRNA-seq）技術は、単細胞解像度で高スループットなトランスクリプトーム解析を可能にし、細胞生物学の研究を大きく進展させました。しかし、scRNA-seq技術の重要な制約は、組織を解離する必要があるため、細胞の組織内における元の空間位置情報が失われることです。空間トランスクリプトミクス（Spatial Transcriptomics, ST）技術は、正確な空間遺伝子発現マップを提供できますが、遺伝子検出数、コスト、細胞タイプ注釈の細かさにおいて制限があります。そのため、scRNA-seqデータに空間情報を復元する方法は、現在の研究における重要な課題となっています。 この問題を解決するため、研究者たちは、scRNA-seqとSTデータの間で知識を転送する「細胞対応...

アルツハイマー病におけるCRTC1のS-ニトロシル化がCREB依存性遺伝子発現を破壊する 学術的背景 アルツハイマー病（Alzheimer’s Disease, AD）は、記憶や認知機能の徐々な喪失を特徴とする一般的な神経変性疾患です。ADの病理機構は複雑で、多様な分子および細胞プロセスが関与しており、その中でもタンパク質の異常修飾が疾患進行の鍵となる要因の一つと考えられています。S-ニトロシル化（S-nitrosylation）は一酸化窒素（NO）によって媒介されるタンパク質の翻訳後修飾であり、多くの神経変性疾患で重要な役割を果たすことが示されています。しかし、ADにおけるS-ニトロシル化の具体的な作用メカニズムはまだ完全には解明されていません。 本研究では、cAMP応答エレメント結合タン...