Chemically responsive protein switches for the precise control of biological activities
本研究では、化学的に可逆的な二量体化を誘導する CATCHFIRE 技術を活用して、酵素や遺伝子発現を精密かつ可逆的に制御する化学応答性タンパク質スイッチ（CATCH-ON システム）を開発し、基礎研究から細胞治療まで幅広い応用可能性を示しました。
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bioengineering
344 件の論文
Exudate-Guided Janus Trilayer Bioelectronic Dressing for Multiplexed Sensing and Therapy of Chronic Wounds
本研究は、慢性創傷の微小環境の動的変化にリアルタイムで適応できるよう、多機能バイオセンサー、薬剤放出、電気刺激療法を統合し、創傷滲出液の方向性輸送によって各機能を時空間的に制御するグラデーション濡れ性 Janus 3 層構造の生体電子ドレッシングを開発し、創傷治癒の促進と状態の継続的モニタリングを実現したものである。
LAS3R: A simple, secure, scalable, and robust framework fordeploying lab automation devices
LAS3R は、Raspberry Pi と ESP32 マイクロコントローラーを中核としたオープンソースのフレームワークであり、技術的な専門知識が限られた研究者でも、複数のカスタム実験装置を迅速にプロトタイピングし、安全かつ堅牢に遠隔制御・データ収集できるように設計されています。
Engineered Vibrio natriegens lysate can replace multiple components of cell culture media
この論文は、FGF2 を発現する遺伝子改変 Vibrio natriegens の全細胞抽出液を用いることで、培養肉の生産において高価なウシ胎児血清（FBS）と添加された FGF2 の両方を置き換える安価で持続可能な培地「VN40FGF」を開発し、さらに使用済み培地での細菌増殖による廃棄物処理の課題も解決したことを報告しています。
Engineering age-adaptive mRNA lipid nanoparticle cancer vaccines via reprogramming systemic gene expression
本研究は、高齢者における mRNA-LNP がんワクチンの効果低下が末梢組織での遺伝子発現低下に起因することを解明し、これを回復させるように設計された LNP 製剤を開発することで、高齢マウスにおける治療効果を完全に回復させることに成功したことを報告しています。
Multiscale Light Field Microscopy Platform for Multi-purpose Dynamic Volumetric Bioimaging
本研究は、既存の顕微鏡に追加するだけで細胞から個体レベルまで多様なスケールの生物学的ダイナミクスを高速に可視化でき、オープンソースのソフトウェアパッケージも提供する汎用性の高いマルチスケール光場顕微鏡プラットフォームを開発し、その性能をゼブラフィッシュやマウスなどの生体試料で実証したものである。
Dual-Engineered Dendritic Cell Derived Small Extracellular Vesicles Couple T Cell Priming with Checkpoint Reprogramming for Synergistic Immunotherapy
この論文は、樹状細胞由来の小型細胞外小胞（DC sEV）を工学的に改変し、T 細胞の活性化とチェックポイントの再プログラミングを同時に行うことで、がん免疫療法における安定性と選択性を向上させ、高い抗腫瘍効果を示す画期的なナノプラットフォームを開発したことを報告しています。
Optical Spectral Fingerprinting Enables Sensitive Detection of Anthracycline Chemotherapeutics in Synthetic Clinical Biofluids
本研究は、単層カーボンナノチューブと機械学習を組み合わせることで、合成臨床生体液中のアントラサイクリン系抗がん剤を高精度に検出・定量し、患者個別の薬物動態モニタリングによる治療効果の向上と副作用の低減を実現する可能性を示しました。
Optimization of AAV tools to target Müller glial cells for retinal gene therapy
本研究は、ラットのミュラー膠細胞を特異的に標的化し網膜再生治療を可能にするため、4 種類の AAV セロタイプと 14 種類のプロモーターを評価し、ShH10Y セロタイプと gfaABC1D プロモーターの組み合わせが最も優れていることを明らかにするとともに、新しいプロモーターや短縮変異体の開発を通じて AAV ベクターのツールボックスを拡張した。
Engineering a Glucose-Inducible Whole-Cell Biosensor via CRISPRi-Based Promoter Reprogramming
この論文は、CRISPRi を用いて大腸菌の CAP 依存性プロモーターの論理を反転させ、グルコース濃度に応じて蛍光を発する高感度かつ特異的な全細胞バイオセンサーを構築し、セロビオース分解によるグルコース生成のリアルタイムモニタリングを可能にしたことを報告しています。
L-Lysine production from glucose and chitin monomers using engineered Vibrio natriegens
本研究は、アスパラギン酸キナーゼとジヒドロジピコリン酸合成酵素のフィードバック阻害を解除する合理的な遺伝子改変により、グルコースおよびカニ殻由来のキチン単量体から L-リシンを効率的に生産できる新たなバイオプラットフォームとして、非病原性の海洋細菌 Vibrio natriegens の可能性を実証したものである。
Extended perfused culture of cm-scale endocrine pancreatic tissues created through sacrificial embedded printing into alginate
本研究は、アルギン酸ゲルを支持材とした埋め込み 3D 印刷技術を用いて、血管網を備えたセンチメートルスケールの機能性膵内分泌組織を構築し、長期培養下での生存とインスリン分泌能を実証したものである。
Simulation-guided design of exotendons to reduce the energetic cost of running
本研究は、シミュレーションを用いて異なる走行速度における外装腱（exotendon）の設計を最適化し、実験的にその有効性を検証した結果、シミュレーションがエネルギー消費の削減をある程度予測できたものの、個人差や最適設計の特定には課題が残った一方、心拍数の低下や歩数の増加といった生理的・運動学的な改善が確認されたことを示しています。
Lipoengineering of Biomolecular Condensates Controls Material Properties and Multiphase Hierarchy to Guide Organoid Morphogenesis
本研究は、脂質化という中性の翻訳後修飾を用いて、合成タンパク質凝縮体の凝集性と接着性を制御する設計原理を確立し、それにより多相階層構造を持つハイブリッドハイドロゲルを設計して腸オルガノイドの形態形成を誘導する新たなバイオマテリアル構築の枠組みを提示したものである。
Thermodynamic phase-field modelling predicts non-linear evolution of tumour spheroid dynamics
本研究は、患者由来腫瘍球の栄養制限増殖と機械的・熱力学的な運動を記述する 3 次元相関モデルを開発し、メラノーマ球の縦断画像データとの定量的な較正を通じて、既存の ODE モデルと同等以上の予測精度を達成するとともに、実験的に観測が困難な内部機械的構造の解明も可能にしたことを示しています。
Directed evolution of compact RNA-guided nucleases for enhanced activity in mammalian cells
AAV ベクターでのデリバリーに適した小型 RNA ガイドヌクレアーゼ（Cas12f および TnpB 系）の哺乳類細胞内での低活性という課題に対し、ヒト細胞を用いた指向性進化によって編集効率を最大 11 倍に向上させた超小型変異体 Cas12f1Super と TnpBSuper を開発し、研究および治療応用への新たな可能性を拓いた。
MR KLEAN: a Generalized Acquisition-agnostic LLR k-Space Denoising Method for High-dimensional Imaging
本論文は、非カルテシアンサンプリングや高度な再構成手法を含むあらゆる取得条件に適用可能であり、k 空間の局所低ランク構造を利用した「MR KLEAN」という新しいノイズ除去法を提案し、高次元 MRI 画像の画質向上と時間的忠実性の維持を実証したものである。
A Nonlinear Biomechanical Model for Prognostic Analysis of Clavicle Fractures
本論文は、鎖骨骨折の予後における患者間の著しい個人差や急激な状態悪化を、剛性・幾何学的非線形性・姿勢との結合を考慮した非線形力学モデルと分岐理論によって説明し、治療計画の最適化と安全域の確立に向けた理論的枠組みを提示するものである。
A permeable protein nanocage enables facile cargo loading and cytosolic protein delivery
本研究では、従来のナノケージとは異なり、単一工程で巨大なタンパク質を後組み立て的に取り込める透過性エンカプチュリン「QtEnc」を開発し、pH 応答性モジュールを備えた「QtEncNC」として細胞質内への治療タンパク質の効率的な送達を実現しました。
Image-scanning light-sheet microscopy for high-speed volumetric imaging of complex biological dynamics
この論文は、従来の光シート顕微鏡が抱える高速化と解像度・効率性のトレードオフを解消し、毎秒 1,000 体積の超高速 3 次元イメージングを可能にする「画像走査斜め平面（ISOP）顕微鏡法」を開発し、行動する生物の動的過程の観察に成功したことを報告しています。