デジタルツインからバーチャルヒューマンツインへ：デジタルヘルス分野の「月面着陸計画」 1. 学術的背景と研究動機 現在、世界の医療健康システムには、依然として多くの満たされていない臨床および社会的ニーズが存在しています。治療選択の不足、不十分で高価な医療リソース、長い待機時間、そして小児や希少疾患などの弱者集団に対する配慮の不足（unmet needs）がその現れです。医学界は健康と疾患の生理学的メカニズムへの理解を深めつつあり、新しい診断・治療技術も継続的に登場していますが、医療サービスの普及性、効率性、個別化にはいまだ課題が残っています。このため、医学界および産業界ではデジタル化と情報化による変革の探求が続いています。 ヒトゲノム計画（Human Genome Project）が人類の遺...

植物ゲノムの種間モデリングにおけるマイルストーン：PlantCaduceus DNA言語モデルの創出と画期的応用 1. 学術的背景と研究動機 過去20年間、ハイスループットシーケンシング技術の急速な発展とともに、1000種を超える植物ゲノムが公開されており、今後もこの数は急増し続けると予想されています。しかし、これら膨大なゲノムの機能要素注釈、それらの転写と翻訳レベルにおける発現調節の理解、さらに異なる遺伝変異が個体の適応性や形質に及ぼす影響の解析は、植物ゲノム学および作物改良分野で解決が求められる「ボトルネック」課題です。 動物やヒトと比較して、植物ゲノムはより複雑な構造を持ち、ゲノムサイズは巨大で、反復配列の割合が非常に高く、種間多様性が極めて大きいだけでなく、同属・同種内部でも著しいバ...

ネットワーク生物学における連結予測アルゴリズムの“富ノード”バイアスの解明と新たな対応戦略 ーー “Bias-aware Training and Evaluation of Link Prediction Algorithms in Network Biology”を読み解く 1. 学術的背景と研究の発端 過去10年間、生物ネットワーク（network biology）は、生体分子間の関連や機能の解明においてますます重要な役割を担ってきました。タンパク質–タンパク質相互作用（protein–protein interaction, PPI）や疾患と遺伝子の関係など、大規模なネットワークデータが豊富になるにつれて、グラフ機械学習に基づく連結予測（link prediction、連結とはネット...

一、学術的背景と研究動機 生命科学およびバイオインフォマティクスの急速な発展に伴い、RNA分子構造とその機能に関する研究はホットな分野となっている。RNAは単なる遺伝情報の伝達者に留まらず、調節・触媒など数多くの生理過程で重要な役割を果たしている。RNA分子の三次元構造はその生物学的機能に直接影響し、RNA構造の精密な解析は基礎科学、創薬、疾患メカニズム研究などにとって極めて重要である。しかし、RNAの配列から構造への変換はタンパク質よりもはるかに複雑であり、RNAの骨格には7つの主鎖ねじれ角（α, β, γ, δ, ε, ζ, χ）があり、さらに複雑な擬似ねじれ角（η, θ）や非標準塩基対、多重ループ、三重相互作用など多様な構造要因が加わることで、高精度なRNA三次元構造予測が非常に困難と...

研究背景と学問的意義 真核細胞内において、クロマチン（Chromatin）の三次元空間構造は、遺伝子発現の制御に極めて重要な役割を果たしています。DNAは複雑な折りたたみやループ形成、局所的な空間再構築を通じて、異なる遺伝子要素（プロモーターpromoterやエンハンサーenhancerなど）が空間的に隣接し、精巧なシス（cis）制御を実現します。近年、発生生物学、疾患メカニズム、またはエピゲノム研究の分野で、三次元ゲノム（3D-genome）の動的構造が遺伝子発現の変化と密接に関連していることが繰り返し証明されています。 現在、ゲノム空間構造を捉える主な実験手法には、3C、4C、5C、Hi-C、ChIA-PET、HiChIPなどがあります。しかし、これらの実験手法はコストが高く、操作が複雑...

学術的背景と研究課題 微生物は地球上で最も広く存在する生命体の一つであり、海洋や土壌、そして人間そのものとも密接に関わっています。人体には約350兆個の微生物細胞（microbial cells）が存在しており、健康や病気の発症・進展と密接な関係を持っています。近年、シーケンシング技術とバイオインフォマティクスの急速な発展により、人体の微生物叢（microbiome）構成やその機能が健康に与える影響を明らかにする研究が数多くなされています。例えば、腸内細菌叢の構成変化は免疫系や疾患発症に影響を与え、肝臓の代謝も腸内微生物の調節を受け、エネルギー消費の低下や脂肪蓄積の促進などを介して代謝疾患の進展に寄与することが証明されています。 実験バイオ医学は微生物―疾患（microbe-disease）...