糖皮质激素スパイクが脊髄損傷後の筋肉修復を異所性骨化に導く 学術的背景と問題提起 神経性異所性骨化（Neurogenic Heterotopic Ossification, NHO）は、重度の中枢神経系（CNS）損傷後に筋肉内に異所性骨組織が形成される病理現象です。この現象は、脊髄損傷（Spinal Cord Injury, SCI）、外傷性脳損傷（Traumatic Brain Injury, TBI）、または脳卒中患者によく見られます。NHOの形成は、患者の運動機能に影響を与えるだけでなく、関節の硬直、痛み、神経血管の圧迫を引き起こし、生活の質を著しく低下させます。NHOの臨床的重要性にもかかわらず、その発症メカニズムは未解明であり、効果的な予防薬の開発が急務とされています。現在の治療法...

学術的背景 糖尿病は、世界中で5億人以上に影響を与えるグローバルな健康問題です。1型糖尿病（T1D）と2型糖尿病（T2D）の両方に共通する特徴は、機能的なインスリンを分泌するβ細胞の数が著しく減少することです。そのため、β細胞の数を回復または増加させることは、糖尿病治療の重要な戦略の一つと考えられています。現在、膵臓移植、膵島移植、または幹細胞由来のβ細胞移植などの方法で一定の進展が見られていますが、これらの方法はコストが高く、ドナーが不足しており、大規模な応用が難しい状況です。そのため、内因性のβ細胞再生を促進する薬剤の開発が研究の焦点となっています。 近年、DYRK1A阻害剤（ハルミンなど）などの低分子薬剤がβ細胞の増殖を促進し、その分化と機能を強化することが明らかになりました。しかし、...

熱力学マップを用いた限られた観測からの相転移と臨界指数の推論 学術的背景 相転移（phase transitions）は自然界に普遍的に存在する現象であり、水の沸騰から磁性材料の強磁性-常磁性転移、さらにはタンパク質や核酸などの生体高分子の構造変化に至るまで、さまざまな科学分野で重要な役割を果たしています。しかし、特にデータが少ない場合や複雑な場合、相転移とその温度依存性を正確に定量化することは依然として大きな課題です。従来の統計力学的手法は相転移を研究するための理論的枠組みを提供していますが、実際の応用では、相転移領域のサンプリングが困難であるため、臨界温度、熱容量、臨界指数などの相転移特性を計算するには膨大な計算リソースが必要となります。 この問題を解決するため、Lukas Herron...

システム農業生態学に向けて：間作の設計と制御 学術的背景 気候変動や肥沃な土壌や水資源などの自然資源の減少に伴い、今日の工業的な単一作物栽培に代わる農業手法の探求が不可欠となっています。間作（Intercropping, IC）は、2つ以上の作物を同じ土地で同時に栽培する有望な農業手法です。多くの実験が、特定の条件下で間作が土壌侵食や肥料の使用を減らし、土壌の健康と土地管理を改善しながら、作物の生産量を維持できることを示しています。しかし、特定の環境や農業条件に適した間作の実施を予測、設計、制御し、その堅牢性を評価するための定量的なアプローチはこれまで存在しませんでした。本論文では、データ科学とシステム生物学の手法と概念に基づいて、そのようなアプローチを開発しました。 論文の出典 本論文は、...

MINFLUXナノ顕微鏡の生物組織への応用：蛍光顕微鏡の分解能限界を突破 学術的背景 蛍光顕微鏡は生物学研究において重要な役割を果たしていますが、その分解能は回折限界によって制約され、通常は約200ナノメートル程度に留まります。近年、超解像顕微鏡（super-resolution microscopy, SR）技術の発展により、この限界を突破し、ナノスケールで生物分子の分布を観察することが可能になりました。しかし、複雑な生物組織、特に厚いサンプルでは、光学収差や光の吸収・散乱などの問題が超解像顕微鏡の性能に深刻な影響を与えます。生理学的に関連する環境でナノスケールのタンパク質分布を可視化するために、研究者たちは新しいイメージング技術の探索を続けています。 MINFLUX（minimal ph...