135 件の論文
システム生物学は、個々の遺伝子やタンパク質をバラバラに調べるのではなく、生命全体を一つの複雑なネットワークとして捉える学問です。まるでオーケストラの調和を理解するためには、一人ひとりの楽器の音だけでなく、全体が奏でる旋律に耳を澄ませるようなもので、この分野では生体内のあらゆる要素がどう相互作用し、命という現象を生み出しているのかを探求しています。
Gist.Science では、この分野の最先端の知見を bioRxiv から毎日収集し、専門家の手による詳細な解説と、誰でも読める平易な要約の両方を提供しています。最新の研究動向を素早く把握できるよう、私たちは bioRxiv に投稿されたすべての新プレプリントを処理し、その内容をわかりやすく整理してお届けします。
以下に、システム生物学の最新研究から厳選された論文リストをご紹介します。
本論文は、手書きのルールに依存する従来のモデルを越え、大規模言語モデルを細胞の意思決定の中核として用いる「CellSwarm」フレームワークを提案し、腫瘍微小環境の動態を高精度に再現するだけでなく、がん種横断的な一般化、臨床データと一致する治療反応予測、および間接的な遺伝子操作の検出といった新たな能力を実証したものである。
この論文は、微生物の基質嗜好性を予測するベイズ個人化ランキングモデルを開発し、これを植物成長モデルや大規模言語モデルと統合して自律的に実験を設計・解析する「Web of Microbes Agent」を構築したことを報告しています。
この論文は、統合オミクス解析を用いて、大腸上皮細胞の分化と悪性化においてリン脂質プロファイル、特にアラキドン酸含有ホスファチジルイノシトールから単不飽和脂肪酸種への転換が重要な役割を果たし、がん化に伴いこの脂質リモデリングと関連する転写プログラムが失われることを明らかにした。
本論文は、多オミクス解析を用いて局所分節性糸球体硬化症（FSGS）の進行に伴う細胞動態を解明し、コンプリメント活性化が足細胞と糸球体上皮細胞におけるシグナル伝達異常を介して線維化を駆動するメカニズムを明らかにした。
本論文は、APTES と光分解性 PEG を用いた新規フォトリソグラフィ法を開発し、密閉されたマイクロ流体デバイス内で DNA、タンパク質、金ナノ粒子など多様な分子を高精度にパターン化できることを実証し、共有結合と非共有結合による DNA パターンの機能差を明らかにしたものである。
本論文は、腫瘍細胞と間葉系幹細胞の混在培養における細胞動態を捉えるため、オープン・マルチエージェントシステムと拡張カルマンフィルタを統合した新しい細胞追跡アルゴリズムを提案し、その有効性を検証したものである。
この論文は、セリアック病において、BMP と WNT を産生する間葉系細胞の距離縮小による形態形成素の重なりが、小腸上皮細胞の領域特異的プログラムの混在や胃の陥凹細胞様への化生を引き起こし、絨毛短縮に伴う栄養吸収不全の細胞基盤を解明したことを報告しています。
この論文では、NetLogo 上で実装されたエージェントベースモデルを用いて、アクチン重合の動的過程をシミュレーションし、in vitro での重合プロセスの再現だけでなく、F-アクチンフィラメントの全球的なトレッドミリングや核形成と伸長間の競合といった既知の創発パターンを成功裏に再現したことを報告しています。
本研究では、単一細胞プロテオミクスが不可能な現状において、酵母の集団モデルと実験データを基にした計算手法を開発し、バッチプロテオミクスデータから細胞周期依存性のタンパク質動態を解像することで、代謝プロセスなどを含む多数のタンパク質の周期変動を明らかにした。
本論文は、代謝状態（ATPレベル）と制御メカニズムを双方向に結合させることで、明示的なプログラミングなしに経路の切り替えや組織特異的な薬物蓄積といった適応的な細胞挙動のイン・シリコでの再現を可能にし、創発的な閾値ダイナミクスと自発的な恒常性を実現する新しい計算形式であるシグナル階層ペトリネットを導入するものである。