論文まとめ134回目 Nature 2023/10/18~
ケタミンの持続的な抗うつ効果のメカニズムを解明
五層の立方晶系グラフェンにおける軌道多重強磁性の発見
バクテリオファージがRNAベースのアンチCRISPRを使用してCRISPR–Cas免疫を抑制する
光学的キャビティを利用して量子材料の金属-絶縁体転移を制御
H5N1鳥インフルエンザの再発の原因と進化を解明
古代の超大陸の動きを地下深くのダイヤモンドから解明
科学・社会論文を雑多/大量に調査する為、定期的に、さっくり表面がわかる形で網羅的に配信します。今回もマニアックなNatureです。
さらっと眺めると、事業・研究のヒントにつながるかも。
世界の先端はこんな研究してるのかと認識するだけでも、
ついつい狭くなる視野を広げてくれます。
一口コメント
Sustained antidepressant effect of ketamine through NMDAR trapping in the LHb
ケタミンの持続的な抗うつ効果：LHbのNMDARトラッピングを通じて
「ケタミンが脳内でどのように長時間効果を持続させるかを明らかにした研究」
Orbital multiferroicity in pentalayer rhombohedral graphene
五層立方晶系グラフェンにおける軌道多重強磁性
「2次元のハニカム格子を持つ材料を使って、電子のスピンではなく軌道の自由度によって駆動される新しい種類の多重強磁性を発見」
Bacteriophages suppress CRISPR–Cas immunity using RNA-based anti-CRISPRs
バクテリオファージがRNAベースのアンチCRISPRを使用してCRISPR–Cas免疫を抑制する
「バクテリオファージがCRISPR–Casの免疫反応を抑制するための新しいRNAベースの戦略を発見」
Cavity-mediated thermal control of metal-to-insulator transition in 1T-TaS2
キャビティを介した1T-TaS2の金属-絶縁体転移の熱制御
「光の力で材料の電気的性質を切り替える新技術」
The episodic resurgence of highly pathogenic avian influenza H5 virus
高病原性鳥インフルエンザH5ウイルスの時折の再発
「H5N1鳥インフルエンザの再発の原因と進化を解明。鳥インフルエンザの新たな脅威とその背後の科学」
Sublithospheric diamond ages and the supercontinent cycle
超大陸サイクルと地下深部ダイヤモンドの年代
「地下深くで形成されたダイヤモンドを使って、数億年前の超大陸の動きや地下のプロセスを解明しました。ダイヤモンドの中の微細な成分や年代を調べることで、地球の歴史の一部が明らかになりました。」
要約
ケタミンの持続的な抗うつ効果：LHbのNMDARトラッピングを通じて
ケタミンは短時間で体から排除されるが、その抗うつ効果は24時間以上持続する。この研究は、その持続的な効果の原因を探るものである。
事前情報
ケタミンは迅速で持続的な抗うつ効果を持つが、その効果がどのようにして持続するのかはよくわかっていなかった。
行ったこと
ケタミンが脳内のNMDARにどのように作用し、その効果がどれだけ持続するのかを調査した。
検証方法
マウスを使用して、ケタミンの投与後の脳内でのNMDARの活動を電気生理学的に記録し、その効果の持続性を評価した。
分かったこと
ケタミンは、脳内のNMDARに「トラップ」され、その結果として長時間効果を持続させることができる。このトラップは、神経活動によって調節される。
この研究の面白く独創的なところ
ケタミンが脳内でどのように「トラップ」されるのか、そしてその「トラップ」がどのようにして持続的な抗うつ効果を生み出すのかを明らかにした点。
この研究のアプリケーション
この知見を基に、ケタミンの抗うつ効果の持続時間を調節する新しい治療法や投与方法の開発が期待される。
五層立方晶系グラフェンにおける軌道多重強磁性
研究者たちは五層の立方晶系グラフェンにおける軌道多重強磁性を発見し、これが電気的に調整可能な超低消費電力のバレートロニクスおよび磁気デバイスへの道を示している。
事前情報
多重強磁性材料は、電気と磁気のデバイス応用において重要な役割を果たしている。2次元のハニカム格子を持つ材料は、電子のスピンではなく軌道の自由度によって駆動される非伝統的な多重強磁性を設計する機会を提供する。
行ったこと
五層の立方晶系グラフェンにおける軌道多重強磁性を調査し、その特性を詳細に解析した。
検証方法
低温磁気トランスポート測定を使用して、五層の立方晶系グラフェンの軌道多重強磁性を調査した。
分かったこと
五層の立方晶系グラフェンには、異常なホール信号と軌道磁気ヒステリシスが存在し、これは軌道多重強磁性の存在を示している。これにより、バレーと磁気の状態を電気的に制御する新しいデバイス応用が可能になる。
この研究の面白く独創的なところ
五層の立方晶系グラフェンという新しい材料で軌道多重強磁性を発見し、これが電気的に調整可能なデバイスへの新しい応用を示唆している点。
この研究のアプリケーション
この発見は、電気的に調整可能な超低消費電力のバレートロニクスおよび磁気デバイスの開発に寄与する可能性がある。
バクテリオファージがRNAベースのアンチCRISPRを使用してCRISPR–Cas免疫を抑制する
研究者たちは、バクテリオファージがCRISPR–Casの免疫反応を抑制するための新しいRNAベースの戦略を発見しました。この戦略は、CRISPR配列のリピートを模倣する小さな非コード化RNA、Racrsを使用しています。
事前情報
多くの細菌は、バクテリオファージやプラスミドなどの移動遺伝要素と戦うためにCRISPR–Casシステムを使用しています。これに対抗して、これらの侵入要素はホストの免疫をブロックするためのアンチCRISPRタンパク質を進化させてきました。
行ったこと
CRISPR–Casの抑制戦略の新しいタイプを明らかにし、それが小さな非コード化RNAアンチCRISPRs（Racrs）に基づいていることを示しました。
検証方法
RacrsがCRISPR配列のリピートを模倣し、特定のCasタンパク質と相互作用することでCRISPR–Casシステムを強力に抑制することを示す実験を行いました。
分かったこと
Racrsは、CRISPR配列のリピートを模倣し、特定のCasタンパク質と相互作用することでCRISPR–Casシステムを強力に抑制します。これにより、多くのウイルスやプラスミドがこの免疫回避戦略を広く使用していることが示されました。
この研究の面白く独創的なところ
従来のタンパク質ベースのアンチCRISPRとは異なり、RNAベースのアンチCRISPR戦略を発見したこと。これは、CRISPR–Casの免疫応答を抑制するための新しい方法を示しています。
この研究のアプリケーション
この発見は、CRISPR–Cas技術の活動を調節するための新しいツールを提供する可能性があります。Racrsの特性をさらに調査することで、未来の分子生物学的ツールの開発に有望な機会が生まれるでしょう。
キャビティを介した1T-TaS2の金属-絶縁体転移の熱制御
研究者たちは、光学的キャビティを使用して、量子材料の電気的性質を制御する新しい方法を発見しました。具体的には、1T-TaS2という材料の金属-絶縁体転移を、キャビティのミラーの距離や整列を調整することで制御することができることを示しました。
事前情報
量子材料を光学的キャビティに配置することで、弱いまたは強い光-物質の結合により、物質の量子的な共同特性を制御するユニークなプラットフォームが提供されます。
行ったこと
1T-TaS2という電荷密度波材料を低温可変テラヘルツキャビティに組み込み、キャビティのミラー間の距離やその整列を機械的に調整することで、導電性と絶縁性の間を切り替えることができることを示しました。
検証方法
1T-TaS2材料を低温可変テラヘルツキャビティに組み込み、キャビティミラーの距離と整列を機械的に調整しながら、材料の導電性と絶縁性の変化を観察しました。
分かったこと
キャビティのミラーの距離や整列を調整することで、1T-TaS2の金属-絶縁体転移を制御することができることが示されました。この変化は、キャビティのスペクトルプロファイルが材料と外部電磁場とのエネルギー交換を変更することを示すものであり、Purcellのようなシナリオを示唆しています。
この研究の面白く独創的なところ
従来の方法とは異なり、光学的キャビティの微調整だけで、材料の電気的性質を制御することができる点が独創的です。
この研究のアプリケーション
この技術は、量子材料の熱力学的およびマクロスコピックな輸送特性を制御するための新しい方法を提供します。特に、材料の電磁環境をエンジニアリングすることで、これらの特性を制御する新しい機会が生まれるでしょう。
高病原性鳥インフルエンザH5ウイルスの時折の再発
2021年以降、高病原性鳥インフルエンザ（HPAI）H5N1の活動が全球的に増加し、野鳥や家禽での大量死や哺乳動物での偶発的な感染が増加しています。しかし、将来の緩和戦略の根底にある生態学的およびウイルス学的特性はまだ明確ではありません。
事前情報
2021年以降、高病原性鳥インフルエンザH5N1の活動が増加し、野鳥や家禽での大量死や哺乳動物での偶発的な感染が報告されています。
行ったこと
HPAI H5の再発の起源の変化を示し、ウイルスの生態学と進化における重要なシフトを明らかにするために、疫学、空間、およびゲノムのアプローチを使用しました。
検証方法
疫学的、空間的、ゲノム的アプローチを使用して、HPAI H5の起源の変化とウイルスの生態学および進化のシフトを調査しました。
分かったこと
2016-2017年と2020-2021年の主要な再発イベントが2021-2022年のH5N1の出現と全般的な拡散に寄与していること、2016-2017年の疫病がアジアで起源を持ち、2021-2022年には新しいH5N1ウイルスがヨーロッパの野鳥で再結合を経て進化し、さらに再結合を経て全球的に拡散していることが示されました。
この研究の面白く独創的なところ
HPAI H5の中心がアジアを超えてシフトしていること、そして野鳥におけるHPAI H5の増加する持続性が地理的およびホスト範囲の拡大、分散速度の加速、および再結合の可能性の増加を促進していることを明らかにしました。
この研究のアプリケーション
家禽における鳥インフルエンザの撲滅戦略は、将来の疫病を制限するための高い優先事項として残ります。この研究は、新しいアウトブレイクの原因と対策を理解するための基盤として役立ちます。
超大陸サイクルと地下深部ダイヤモンドの年代
この研究では、ブラジルのJuínaとギニアのKankanから採取された地下深部ダイヤモンドの同位体分析を行い、450〜650百万年前の形成を示す結果を得ました。これは、古代の超大陸ゴンドワナの動きや地下のプロセスを理解する手がかりとなります。
事前情報
地下深部ダイヤモンドは、地球のマントルの深さ300〜700kmで形成され、地球の深部プロセスの情報を持っています。しかし、これらのダイヤモンドの形成年代は、これまでよくわかっていませんでした。
行ったこと
ブラジルのJuínaとギニアのKankanから採取された地下深部ダイヤモンド13個の同位体分析を行いました。
検証方法
ダイヤモンドの中のFe-硫化物やCaSiO3を含む微細な成分に対して、4つの同位体系（Rb–Sr, Sm–Nd, U–Pb, Re–Os）を用いた年代測定を行いました。
分かったこと
ダイヤモンドは約450〜650百万年前に形成され、これはゴンドワナ超大陸の周辺の沈み込み帯でのプロセスを示しています。また、これらのダイヤモンドがゴンドワナのリソスフェアの下で保存され、その後の大陸の移動とともに地表に近づいたことが示唆されました。
この研究の面白く独創的なところ
地下深くで形成されたダイヤモンドを使って、古代の超大陸の動きや地下のプロセスを解明した点が特筆すべきです。これにより、地球の歴史の一部が新たに明らかになりました。
この研究のアプリケーション
この研究の結果は、地球の歴史や超大陸の動きを理解するための重要な情報源となります。また、ダイヤモンドの形成や地下のプロセスを理解するための基盤となるでしょう。
最後に
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