名古屋大学、日本ガイシ、アイクリスタルの研究グループは、セラミック製品の高精度解析にAIを応用する手法を開発した。従来、日本ガイシでは設計開発中のセラミック製品の評価にコンピューターシミュレーションを利用しているが、計算完了までに長い時間がかかる上、専門チームの手による作業が必要だという。

今回開発した技術は、名古屋大学が結晶育成法の研究で開発したAIモデルをセラミック製品の評価に向けて改良したもの。アイクリスタルがモデルの高精度化とインターフェイスの実装を担当し、日本ガイシは製品評価工程への適用に向けた検証を担当した。

日本ガイシは今回開発した技術を、同社の主力事業である自動車排ガス浄化用セラミック製品の評価に応用する。現在のところこの製品の評価には、実験とコンピューターシミュレーションを利用しているが、実験結果を取得してからシミュレーションが完了するまでに1〜2週間かかっている。今回開発した技術を利用することで、この期間を最短で1日に短縮できるとしている。

（笹田）

電気通信大学、国立極地研究所、京都大学を中心とする国際共同研究グループは、2022年12月25日に北極域を埋め尽くすように出現した巨大なオーロラについて、宇宙や地上からの観測を統合的に解析。この巨大なオーロラは、太陽から吹き付ける荷電粒子の風である「太陽風」が1日以上にわたってやんでいた時間帯に、太陽から北極域に「電子の雨」が降り注ぐことによって作られたものであることを突き止めた。

研究チームは今回、ノルウェーのスバールバル諸島に設置されている複数の全天型オーロラ撮像装置と極軌道を周回するDMSP衛星に搭載されている紫外線撮像装置の観測結果を組み合わせて解析。太陽風が消えていた時間帯に、極地方全体を完全に覆い尽くすほど巨大で、地上からも肉眼で見えるほど明るいオーロラが発生していたことを明らかにした。

同チームによると、このとき、太陽の磁場と地磁気（地球固有の磁場）が繋がりあう条件が満たされていたことから、太陽表面のコロナホールと呼ばれる構造から磁場に沿って宇宙空間に放出された太陽起源の電子群が、太陽と地球を繋ぐ磁力線に沿って直接地球大気に導かれ、極地方に雨のように降り注いだと考えられるという。また、太陽風が消えていたことにより、電磁気的な力によって進路を乱されることがなく、通常よりも遙かに大量の電子が北極に到達できたとしている。

研究チームはさらに、地上からの高い解像度の光学観測によって、電子の雨に伴って発生するオーロラに複雑な模様があることも明らかにした。この模様は、電子の雨の起源である太陽表面の構造をスクリーンのように映し出している可能性があり、電子の雨がつくりだすオーロラを地上から観測することによって、太陽表面のイメージングが可能になることが期待される。

研究論文は、2024年6月21日に、サイエンス・アドバンシス（Science Advances）のオンライン版に掲載された。

（中條）

東京大学の研究チームは、人の皮膚細胞から作製した「培養皮膚」を利用し、細胞由来の生きた皮膚を持つ顔型のロボットを開発した。同ロボットの作製技術は、生体機能を有する人型ロボット（ヒューマノイド）開発への活用のほか、しわの形成メカニズムの理解など美容・整形医療分野での応用も期待されるという。

研究チームは今回、人体において「皮膚支帯」と呼ばれるコラーゲンを主成分とする網目状の繊維構造が皮下組織に存在し、皮膚組織の皮下組織への固定において重要な役割を果たしていることに着目。皮膚支帯から着想を得て、人工物をV字に貫通する穴の内部で皮膚組織をゲル化させ固定する「穴型アンカー構造」を考案し、これを用いて生きた培養皮膚に覆われた顔型の構造体を作製した。

さらに、アンカー構造による皮膚組織への動力伝達のデモンストレーションとして、モーターの動力が穴型アンカーを介して皮膚に伝達されることで笑うことができる顔型ロボットを開発した。

研究論文は、セル・レポーツ・フィジカル・サイエンス（Cell reports physical science）に2024年6月25日付けで掲載された。

（中條）

東京大学、リガク、太平洋コンサルタントの共同研究チームは、コンクリートなどのセメント系材料を用いた素材中のCO₂固定量を簡易に評価できる装置を開発した。

コンクリート関連分野では、CO₂を無機炭酸塩の形で固定化し、カーボンニュートラルに貢献していくことが求められているが、CO₂がどの程度コンクリートに固定化されているかを簡易に測定する手法はこれまでなかった。

今回開発した装置は、コンクリートの代表的な寸法の試験体を粉砕せずにそのまま設置・加熱。加熱によって発生したガス中のCO₂濃度を計測することで試験体に含まれるCO₂量を測定する仕組みである。

研究チームは本装置による測定結果を、コンクリートを練り混ぜた時の材料構成比率と構成材料中のそれぞれのCO₂量から算出した理論値と比較し、よく整合することを確認。さらに、従来の方法で微粉化して測定した結果に比べて、構成材料から計算して求めた理論値に近いことを示した。

今後、炭素税や排出権取引を想定するとコンクリート中のCO₂の固定量が重要な評価対象となることが予想される中で、今回の成果は、固定量が簡易に測定され、適切な取引が実施されるのに役立つことが期待される。研究論文は、日本コンクリート工学会の英文論文誌「先進コンクリート技術ジャーナル（Journal of Advanced Concrete Technology）」に掲載された。

（中條）

岡山大学とドイツ・マックスプランク研究所の国際共同研究チームは、ビスマス系銅酸化物高温超伝導体の結晶（銅と酸素が結合した正方形）をひずませると、超伝導に代わって電荷秩序（電荷の並びに規則性がある状態）が現れることを発見した。今後研究が進むことで、銅酸化物での高温超伝導発現の仕組み解明につながると期待される。

1986年に発見された銅酸化物高温超伝導体は、結晶内で銅と酸素が結合してつくられる正方形の「CuO₂面」で超伝導が起こることが知られている。室温超伝導に最も近い物質として研究が進められているが、超伝導が起こる仕組みはまだ分かっていない。

研究チームは今回、正方形の構造そのものと超伝導の関係に着目。ピエゾ素子駆動の一軸性圧力発生装置を独自に製作し、超伝導とCuO₂面の関係を核磁気共鳴法により調べた。すると、CuO₂面が正方形からひずむと超伝導が抑制され、わずか0.15%のひずみで超伝導に代わって電荷秩序が現れることが分かった。

この結果は、銅酸化物においては正方形のCuO₂面の中で高温超伝導と電荷秩序がコインの裏表のように密接な関係にあることを示すものであり、超伝導発現の仕組みを考えるうえで新たな鍵となると考えられるという。

研究論文は、英科学誌ネイチャー・コミュニケーションズ（Nature Communications）に2024年6月14日付けで掲載された。

（中條）

大阪大学、佐賀大学、北海道大学などの研究グループは、脂肪肝患者のうち肝がんを発症しやすい患者を見分ける新しいバイオマーカーを発見した。肝臓が硬くなり、肝硬変に至ると高い頻度で肝がんを発症するが、脂肪肝の場合は少し硬い程度の患者の多くが肝がんを発症しており、肝臓の硬さのほかに肝がん発症リスクを見分けるバイオマーカーが求められていた。

研究グループは先行研究から血中GDF15（Growth Differentiation Factor 15）値に注目。大阪大学医学部附属病院など4つの病院を過去に受診し、肝生検を受けた脂肪肝（MASLD：Metabolic Dysfunction-Associated Steatotic Liver Disease）患者518名の保存血清からGDF15値を測定した。測定結果を、その後の肝がん発生率や非代償性肝疾患イベントによる入院率、死亡率と比較した結果、血中GDF15値は、肝臓の硬さの危険指標（FIB-4 index）とは独立して、肝がん発症のリスク因子であることが分かった。

肝生検で評価した肝臓の硬さに応じて肝がん発症率を検証したところ、肝臓がかなり硬くなっていた患者（F3〜F4）は高い頻度で肝がんを発症していたが、そこまで硬くはなかった患者（F0〜F2）からも肝がんは発生していた。ただ、いずれの場合でもGDF15値が低ければ、5年以内に肝がんを発症していなかった。

肝生検をせずともに肝臓の硬さを評価できる範囲で、FIB-4 indexの値と肝がん発症リスクを検証したところ、低リスク患者では肝がんはほとんど発症せず、非代償性肝疾患イベントによる入院もほとんどなかった。中リスクの患者を見ると、血中GDF15値が高いと、その後の肝がん発症リスク、非代償性肝疾患イベントによる入院率、死亡率ともに高いことが分かった。

研究成果は6月3日、アラメンタリー・ファーマコロジー・アンド・セラビューティクス（Alimentary Pharmacology & Therapeutics）誌にオンライン掲載された。

（笹田）

東京工業大学と杏林大学の共同研究チームは、腎臓の血液ろ過フィルターを正常に保つタンパク質を発見した。血液ろ過フィルターの異常による腎疾患の発症メカニズム解明に寄与することが期待される。

腎臓は、血中の老廃物や塩分をろ過して尿として排泄することで全身の体液の組成を一定に保つ役割を持つ。多くの腎疾患の要因として血液ろ過フィルターの異常が挙げられるが、フィルター構造が正常に働くよう維持する機構は不明であった。

研究チームは今回、受容体タンパク質の一種である「ADGRF5」が、腎臓で尿を作るために必要な血液ろ過フィルター（糸球体ろ過障壁）を維持し、働き続けるために必要であることを突き止めた。

同チームは、ADGRF5が血液ろ過フィルターを構成する糸球体内皮細胞に存在することを発見。ADGRF5を欠損させたマウスでは、血液ろ過フィルターの構造が壊れて尿中に「アルブミン（血中タンパク質の一種）」が漏出することを突き止めた。さらに、ADGRF5が糸球体内皮細胞における遺伝子の働きを調節していることも明らかにした。

研究論文は、2024年6月6日付の米国腎臓学会学術誌（Journal of the American Society of Nephrology）電子版に掲載された。

（中條）

京都大学と高エネルギー加速器機構（KEK）の共同研究チームは、宇宙の創成直後の急激な加速膨張（インフレーション）の仕組みを解明するカギとなる時空のさざ波、「原始重力波」の数値計算を大幅に簡単化する方法を見出した。

宇宙の創成直後、非常に高い真空のエネルギーにより宇宙が急激な加速膨張していた時期を経てビッグバンが起こったと考えられており、この理論は、宇宙の観測を通じて原始宇宙の密度の濃淡を調べる研究によって検証されてきた。しかし、何が急激な加速膨張を引き起こした駆動源だったのかその全体像はまだ分かっていない。

研究チームは今回、原始重力波を計算するにあたって、宇宙をモザイクアートのように捉え直す「分割宇宙アプローチ」に着目した。分割宇宙アプローチでは場所ごとに異なる密度をもつ非一様な宇宙を小さく分け、同じ密度からなる小さな宇宙の集合体と捉え直すことで、非一様な密度揺らぎの時間発展を解く複雑な作業を、一つひとつの分割された宇宙の時間発展を解く作業に置き換えられる。

研究チームはこの手法を用いることで、原始重力波の計算を大幅に簡単化することに成功。これまで複雑な数値計算が必要だった模型でも手計算で重力波を予言できるようになった。同チームはさらに、この手法が原始重力波の生成機構を直観的に理解する際にも役立つことを示した。

今回の成果により、これまで解析が難しかった模型も含めて多様な宇宙模型の理論予言を計算できるようになり、最新の重力波観測と比較することで、創成直後の宇宙の解明につながることが期待される。研究論文は2024年6月4日に、国際学術誌フィジカルレビュー・レターズ（Physical Review Letters）に掲載された。

（中條）

東京工業大学と理化学研究所の共同研究チームは、決まった立体構造を持たず、従来法では構造決定が困難なタンパク質である「天然変性タンパク質（IDP）」の構造を決定することに成功した。

IDPは外部環境に応答して動的に構造が変化するタンパク質であり、がんなどのさまざまな疾患において重要な役割を果たしている。IDPの構造を理解すれば、多くの疾患を克服する創薬開発への道が開ける可能性があるが、高い柔軟性を有するIDPは一般的な手法による構造決定がいまだに困難であり、その解決策が求められていた。

研究チームは今回、「無細胞タンパク質結晶化（CFPC）法」を用いて、細胞内で自発的に結晶化する安定な足場タンパク質である「多角体」に、IDPを固定化。多角体の最も適切な領域にIDPで重要とされる配列を融合して「組木細工」のように結晶化する技術を開発し、従来の10万分の1のスケールと10分の1の時間で構造を決定できるようにした。

今回の成果は、「これまで決定できなかったタンパク質構造を基にした薬剤デザイン」や「ハイスループット性を活用したビッグデータ構築による創薬基盤」への貢献が期待されるという。研究論文は、米国科学アカデミー紀要（Proceedings of National Academy of Sciences of United States of America）のオンライン版で2024年6月11日に公開された。

（中條）

京都大学の研究チームは、高い酸化還元性能を示す新規光触媒「N-BAP」を開発。N-BAPが従来の光触媒ではできなかった有機化合物（エステル）の多電子還元反応を促進することを明らかにした。

エステルは天然物・医薬・農薬・有機材料などに幅広く存在し、還元することでアルコールへと変換できる。この還元反応は重要な分子変換反応のひとつとして広く利用されているが、エステル還元には、反応性が高く、取り扱いが難しい高価な金属還元剤を当量以上使用する必要がある。

研究チームは今回、二つの窒素を有する4環性（4つの環状構造を持つ）のカチオン（陽イオン）性分子である「ジアザベンゾアセナフテニウム触媒（N-BAP）」を新たに設計・合成。N-BAPが可視光を吸収する光触媒として高い酸化還元性能を持ち、エステル還元反応を促進することを示した。

光触媒反応は環境調和性に優れるが、多電子を必要とする還元反応は困難とされてきたため、4電子を必要とするエステルのアルコールへの光触媒還元は未開拓であったという。N-BAPの光触媒作用のもと、天然に広く存在するシュウ酸塩と水によってエステルを還元できるため、持続可能な社会への貢献が期待される。

研究論文は、米国化学会誌（Journal of the American Chemical Society）に、2024年6月14日付けでオンライン掲載された。

（中條）

東京工業大学の研究チームは、通常は激しい条件を要する二酸化炭素（CO₂）固定化反応を、生体触媒の一種であるリンゴ酸酵素を用いることで穏やかな条件で実行することに成功した。

酵素は生体内の反応を触媒するタンパク質であり、穏やかな条件で反応を進行させることができる。研究チームは今回、ピルビン酸とCO₂の反応を触媒し、リンゴ酸を生成することが知られているリンゴ酸酵素に着目。石炭くずから発見された好熱菌由来の頑強なリンゴ酸酵素を用いて研究を進め、37℃、常圧のCO₂下という穏やかな条件下で、高収率でリンゴ酸を合成することに成功した。さらに、同酵素が非天然の基質であるα-ケトグルタル酸へのCO2固定化反応も触媒することを見出した。

CO₂を有効利用する方法として、有機分子にカルボキシ基（-CO₂H）として固定するカルボキシル反応の開発が注目されている。しかし、CO₂は化学的安定性が高く、反応しにくい分子であるため、従来の化学的なカルボキシル化反応の多くは高温・高圧を必要とし、エネルギー効率や安全性に課題があった。

CO2を用いるカルボキシル化反応の触媒としてリンゴ酸酵素の可能性が見出されたことで、持続可能な社会の発展に貢献することが期待される。研究論文は、2024年5月13日付のジャックスAu（JACS Au）に掲載された。

（中條）

理化学研究所と京都大学の共同研究チームは、窒素を空気中から固定する光合成細菌のバイオマスが、作物栽培の窒素肥料として利用可能であることを明らかにした。

研究チームは今回、海洋性の非硫黄紅色光合成細菌（Rhodovulum sulfidophilum）は窒素と二酸化炭素の固定が可能であり、これを破砕・乾燥処理したバイオマスは11％（重量比）もの窒素を含有していることに着目。そのバイオマスを肥料として利用し、植物（コマツナ）がバイオマス由来の窒素を直接的に取り込んでいることを確認した。さらに、このバイオマスは無機肥料の4倍に相当する量を施肥しても植物の発芽や生育に悪影響が見られないことを明らかにした。

現在の農業は化学合成された無機肥料に大きく依存しているが、無機肥料の製造と使用は環境へ多大な負荷をかけている。過剰に施肥され余剰となった無機窒素は環境中へと流出し、土壌の有機態炭素を枯渇させたり、一酸化二窒素（N₂O）へと変換され、農業分野からの温室効果ガス排出の一因になったりしている。

今回の成果は、既存の窒素肥料に替わる持続可能な窒素肥料の開発に貢献すると期待される。研究論文は、科学雑誌npjサステナブル・アグリカルチャー（npj Sustainable Agriculture）オンライン版に2024年6月7日付けで掲載された。

（中條）

東京工業大学の研究チームは、低次元超伝導体であるグラフェン-カルシウム化合物の原子構造を調べることで、支持基板である炭化ケイ素との界面でカルシウム金属層が形成されることを発見。界面構造の制御によって超伝導転移温度を上げられることを示した。

研究チームは今回、純粋なグラフェン-カルシウム化合物を合成する方法を新たに開発。合成過程を光電子分光法で調べることで、カルシウムが高密度になると、2層グラフェンの間だけでなく、支持基板である炭化ケイ素との界面にも侵入し、カルシウム金属層が形成されていることを発見した。さらに、金属層の影響による超伝導転移温度（物質を冷やしていき、電気抵抗がゼロになる温度）の上昇も観測し、その上昇に寄与する物理現象も解明した。

3次元の超伝導体を薄くして2次元化すると、多くの場合転移温度が低下してしまうが、今回のように支持基板との界面構造まで制御すれば、転移温度の低下を防ぐことができ、将来的に転移温度の向上へつなげられると期待される。同チームによると、グラフェン-カルシウム化合物はありふれた元素から構成される低次元物質であるため、低コストで微細な超伝導素子を生成できれば、量子コンピューターの集積化と普及に貢献できるという。

研究論文は米国化学会誌ACSナノ（ACS Nano）に2024年5月13日付けでオンライン掲載された。

（中條）

大阪大学、九州大学などの共同研究チームは、超短命魚をモデルに、生殖細胞が寿命の性差を生み出すメカニズムの解明と抗老化ホルモンの発見に成功。脊椎動物の生殖細胞がメスとオスで異なる機構により老化と寿命を制御することを明らかにした。

研究チームは今回、寿命が数カ月と短命な小型魚類である「ターコイズキリフィッシュ（以下、キリフィッシュ）」を実験モデルとして、脊椎動物の生殖細胞と寿命・老化の関連を実験で調査。キリフィッシュもヒトと同様にメスの方がオスよりも寿命が長いが、生殖細胞を除去するとメスでは寿命が縮み、オスでは寿命が伸び、結果としてオスとメスの寿命が同程度になることがわかった。

さらに、生殖細胞による老化制御において、雌雄で異なる内分泌系が重要であることを見出した。中でも、これまで寿命との関与は知られていなかったビタミンDについて、適正量を投与することで、オスメス共に寿命延伸が可能になることを明らかにした。

これまで、無脊椎動物モデルである線虫やショウジョウバエでは、生殖細胞を除去するだけで寿命が伸びることが報告されていたが、ヒトを含む脊椎動物では、生殖細胞と寿命・老化の関係は不明であった。また、ヒトを含む多くの動物においてメスの方がオスよりも寿命が長いことが知られているが、この性差が生じるメカニズムも未解明であった。

今回の成果は、生殖と寿命・老化の関係に雌雄の違いという視点をもたらし、明らかとなった機構を起点として新たな健康寿命延伸手法の開発につながることが期待される。研究論文は、米国科学誌サイエンス・アドバンシス（Science Advances）に、2024年6月12日付けで公開された。

（中條）

東京大学の研究チームは、酸素濃度が極めて低いチタンの大量製造を可能にする新技術を開発した。チタンは、チタン酸化物を主原料とするチタン鉱石をチタンの塩化物に転換してから製造するが、生産効率が著しく低く、コストが高い。また、製造工程で大量の二酸化炭素が発生する。

今回開発した技術では、希土類元素のオキシフルオロライドの生成反応を利用してチタンを製造する。この手法を採用することで、塩化物などの中間化合物に変換する必要がなくなり、酸化チタン原料から酸素濃度が十分に低い金属チタンの直接製造が可能になる。特にイットリウム（Y）とフッ化イットリウムを利用すると、酸素濃度を0.02質量％まで下げたチタンを製造できる。

また、この技術を利用することで、不純物である酸素を多く含むチタンのスクラップや同様に酸素を多く含むチタン合金のスクラップから、高純度の金属チタンやチタン合金にアップグレードすることも可能になる。スクラップをアップグレードすることは、鉱石から金属を製造する工程に比べて低コストで環境負荷も小さいという。

研究成果は6月12日、ネイチャー・コミュニケーションズ（Nature Communications）誌にオンライン掲載された。

（笹田）

東京大学、マサチューセッツ工科大学、ブロード研究所の研究グループは、自閉スペクトラム症の症状である「社会性記憶異常」が起こる仕組みを解明した。社会性記憶異常は友人を記憶する能力が低下する症状で、脳のどの領域の機能が変化して起こるのかが分かっていなかった。

これまでの研究では、記憶中枢である海馬の腹側CA1領域の神経細胞に他者の記憶が蓄積されていることと、複数の神経細胞の組み合わせで特定の相手の記憶を保持していることが分かっている。また、自閉症関連遺伝子のShank3が欠損しているマウスの社会性記憶が低下しており、特定の相手の記憶を保持する海馬の神経細胞集団の活動に異常をきたしていることも判明していた。

研究グループは、アデノ随伴ウイルスあるいは特殊な細胞外小胞を利用したゲノム編集技術で、マウスの海馬腹側CA1領域でのみShank3遺伝子変異を誘導して、機能を欠損させた。このマウスが見知った個体と見知らぬ個体にそれぞれ接近した時間を計測することで、どの程度相手の個体を記憶していたのかを調べた。

その結果、海馬腹側CA1領域でShank3遺伝子の機能を欠損させたマウスは、社会性記憶に異常をきたすことが明らかになった。さらに細胞外小胞を利用したゲノム編集技術を利用するとCRISPR/Cas9タンパク質そのものを標的領域に送達することから、小胞濃度を希釈することで編集する細胞数を段階的に制御できることに注目。段階的にShank3遺伝子を欠損させたところ、あるしきい値を超えたときに社会性記憶に異常が起こることが示唆された。

研究成果は6月12日、ネイチャー・コミュニケーションズ（Nature Communications）誌にオンライン掲載された。

（笹田）

大阪大学、東京大学、東北大学などの共同研究チームは、体格指数（BMI）を使用することで、ポリジェニック・リスク・スコア（PRS）による2型糖尿病の遺伝的リスク予測精度が向上することを発見した。PRSは、ヒトゲノム配列上に存在する数百万カ所の遺伝子変異のうち、疾患との関連が示唆された数十～数十万の遺伝子変異について、個人ごとに計算したスコアで、疾患発症リスクと相関することが示されている。

研究チームは今回、遺伝的に予測したい対象集団をBMIが高い群/低い群といったように層別化することで、PRSによる予測精度がどのように変化するのか調査。さらに、このBMI層別化に加えて、集団間の遺伝的な違いを調整する機械学習手法を組み合わせることで、日本人集団における予測の向上を目指した。

その結果、肥満ではない集団において、2型糖尿病の遺伝的なリスク予測がしやすいことを発見。日本人集団と欧米人集団の遺伝的な違いを補正する機械学習手法と組み合わせることで予測精度をさらに向上できることを見出した。加えて、日本人集団に多い非肥満2型糖尿病は、これまでゲノム情報があまり詳しく調べられていなかったが、大規模ゲノム解析によって、インスリン分泌に影響する遺伝因子が背景にあることを実証した。

失明・神経障害・腎不全・脳卒中・心筋梗塞など、多くの合併症を起こす重大な病気である2型糖尿病は、日本国内で1000万人以上の患者がいると言われている。今回の成果は、2型糖尿病の遺伝的リスク予測制度を向上するとともに、将来的に、糖尿病予防や合併症予防といった個別化医療へ貢献することが期待される。

研究論文は、米国科学誌ネイチャー・ジェネティクス（Nature Genetics）のオンライン版に2024年6月11日付けで掲載された。

（中條）

京都大学と九州大学などの共同研究チームは、核融合科学研究所の大型ヘリカル装置（LHD）において、レーザーを用いた高精度計測により、特定の条件において乱流が抑制される現象を観測した。さらに軽水素プラズマと重水素プラズマの比較実験およびスーパーコンピューターを用いたシミュレーションにより、乱流の抑制は乱流の種類が変化する際に起こることを明らかにした。

研究チームは今回、LHDにおける乱流を包括的に理解するために、一定の加熱条件下で軽水素プラズマの密度を変える実験をして、同時に乱流を詳細に計測。その結果、ある密度（遷移密度）において乱流が最も抑制され、遷移密度以下では、乱流は密度が高くなるにつれて減少するが、遷移密度を超えると乱流は増加に転じることがわかった。

次に乱流遷移を裏付けるために、スーパーコンピューターを用いたシミュレーションを実行。その結果、遷移密度以下で観測された乱流は、主にイオン温度の空間的な変化により引き起こされる乱流であり、遷移密度以上の乱流は、主に圧力分布の空間的な変化により引き起こされる乱流であることを明らかにした。

さらに、同じ実験を重水素プラズマで実施。質量の大きい重水素プラズマの方がより高い密度で乱流遷移が起こること、また、遷移密度以上において観測された乱流は、重水素プラズマにおいて明確に抑制されることがわかった。

核融合エネルギーの実現には、プラズマ中に存在する不規則で微視的な揺らぎ（乱流）によりプラズマが磁場の「カゴ」から流れ出すのをいかに抑制するかが重要な課題となっている。今回の成果は、乱流抑制のための核融合炉の運転シナリオの確立や炉設計への応用が期待される。

研究論文は、フィジカルレビュー・レターズ（Physical Review Letters）に2024年6月7日付けで掲載された。

（中條）

東京工業大学、京都大学、東北大学、理化学研究所の共同研究チームは、がんのバイオマーカーである特定のマイクロRNA（miRNA）を選択的に認識し、AND演算の結果を出力できる「RNA液滴コンピューター」の開発に成功した。がんの早期診断や、薬物送達、機械的動作などをするインテリジェントな微小ロボットや化学的な人工知能を実現する技術への貢献が期待される。

細胞内部では、生体分子が自発的に集合して微小な液体状の構造物（液滴）が形成され、この「液–液相分離（流動性を持つ液体状の構造が分離すること）」と呼ばれる現象が、細胞の構造と機能の制御、さらには病気に深く関与することがわかっている。研究チームは今回、ターゲットとする2種類のmiRNAが入力されたときだけAND演算を実行して液滴を溶解するようにプログラムした「RNA液滴」を構築。乳がんのバイオマーカーである4種類のmiRNA用いて、その挙動を実証した。

同チームはさらに、RNA液滴の演算結果を高価な試薬や機器を使わずに検出する手法を開発。メチルグリーン・ピロニンと呼ばれる安価な細胞染色液を用いて、目視で結果を確認できるようにした。

近年では、プログラマブルな生体分子であるデオキシリボ核酸（DNA）が形成するDNA液滴の研究が進展しているが、もう一つのプログラマブルな分子であるRNAの液滴が機能性を備えることはあまり報告されていなかった。

研究論文は、2024年6月3日に米国化学会刊行の科学雑誌ACSナノ（ACS Nano）のオンライン版で公開された。

（中條）

東京大学、名古屋大学、大阪大学などの共同研究チームは、固体ナノポア法を用いてアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクター粒子の形状を詳細に解析する技術を開発。これまでのAAVベクター計測法と比べ、圧倒的に少量のサンプルを、非破壊で高性能に解析できるようにした。

「固体ナノポア法」は、半導体技術で作製した微小な穴（ナノポア）を、粒子が通過するときに発生するイオン電流を計測することで、通過する粒子を非破壊で検出・識別する方法である。研究チームは今回、ナノ細孔の材料・構造設計と計測条件を最適化し、透過電子顕微鏡に匹敵するレベルの感度で、水中にある微小物体の測長を可能にするナノポアセンサーの開発に成功。さらに、同センサーを用いて、AAVベクターは封入されるDNAの長さによりその粒子径を僅かに変えることを見出した。

遺伝子療法では、ウイルスまたは非ウイルス性ベクターを用いて、患者の遺伝子機能を増強または修正するために必要な導入遺伝子を導入する。AAVベクターは高い感染性、長期の遺伝子発現、比較的低い免疫原性などの特徴を持つため、遺伝子療法などで注目されており、少量のAAVベクターを簡便かつ高精度で品質管理できる技術が求められている。

今回の手法を用いることで、少量のサンプルから簡易に解析ができるようになり、品質管理にかかる費用が抑制され、遺伝子治療用製品の価格を抑える効果が期待される。さらに、技術が進歩すれば、これまではわからなかったAAVベクターの詳細な特徴を解析できるようになり、高品質な遺伝子治療用製品の開発にもつながる可能性があるという。

研究論文は2024年6月5日に、米国科学誌ACSナノ（ACS Nano）のオンライン版で公開された。

（中條）

東京都医学総合研究所、国立精神・神経医療研究センター、東京大学の共同研究チームは、思春期におけるインターネットの不適切使用が精神病症状（幻覚や妄想のような体験）および抑うつといったメンタルヘルス不調のリスクを高めることを確認した。

ここでいう不適切使用とは、インターネット使用によりイライラする、学業・家族や友人関係・睡眠などに支障が出る、時間を使い過ぎる、使い始めるとやめられない、他の人と過ごすよりインターネットを好む、周囲の人間から見て使用時間を減らした方が良い、などの状態を指す。過去の研究ではインターネットの不適切使用とメンタルヘルス不調の相関は示唆されていたが、因果関係を説明できるような研究成果はほとんどなかったという。

研究チームは、2002年から2004年に生まれた未成年3171人を10歳、12歳、および16歳の3点で評価したデータを使用し、10歳、12歳、16歳時点でのインターネットの不適切使用と、16歳時点での精神病症状および抑うつとの関連を、「ジー・フォーミュラ（g-formula）」という因果推論の手法を用いて調べた。また性別によってメンタルヘルス不調の経験に差があることから、男女差も調査。さらに、インターネットの不適切使用とメンタルヘルス不調との関連における、社会的ひきこもりの役割を因果媒介分析という手法で調べた。解析時には年齢、性別、BMI、知能指数、親の年収、近隣環境などの影響を取り除くよう、統計学的な調整を施した。

その結果、インターネットの不適切使用が、精神症状と抑うつのリスクを高めることが示され、例えば、12歳時におけるインターネットの不適切使用は、16歳時の精神病症状を1.65倍、抑うつを1.61倍に増加させることがわかった。男女差を見ると、抑うつのリスクは女性の方が大きく加算され、インターネットの不適切使用と精神病症状の関連では9.4%～29.0%は社会的ひきこもりによって媒介されていた。

研究論文は、学術誌スキゾフレニア・ブレティン（Schizophrenia Bulletin）に2024年6月2日付けでオンライン出版された。

（中條）