緑、赤、黄色のキウイの栄養価はどれくらいですか?古代ウイルスの復活と人間の老化 |ホットトピックレビュー

「ホットスポットレビュー | 今週の主要テクノロジーイベント」は、Academic Headlines が開始した新しいグラフィックとテキストのコラムで、読者が先週のホットなテクノロジーニュースを素早く理解できるようにすることを目的としています。スペース（と知識）が限られているため、遠慮なく追加してください〜

同じものを食べているのに、なぜ彼より太っているのですか?

同じ食べ物を食べても、太りやすい人がいるのはなぜでしょうか?これは腸内微生物の組成に関係している可能性があります。

最近、科学誌「マイクロバイオーム」に掲載された研究によると、平均して、一部のデンマーク人の腸内微生物の構成により、食物からより多くのエネルギーを抽出できることが示された。

論文によると、研究者らは85人のデンマーク人の排泄物に残留するエネルギーを調査し、腸内微生物が食物からエネルギーを抽出する効率を評価した。

結果によると、参加者の約40％が他の参加者と比較して平均して食物からより多くのエネルギーを摂取し、食物から最も多くのエネルギーを摂取した人は平均で10％（約9kg）体重が増加しました。

この研究では、研究者らはほとんどの参加者の腸内微生物をB型（バクテロイデス）、R型（ルミノコッカス）、P型（プレボテラ）の3種類に分類した。より多くのエネルギーを摂取した参加者の腸内微生物組成はB型であり、バクテロイデス属が優勢でした。この微生物組成は、食物からの栄養素の吸収に効率的でした。

研究者らは、今回の研究では、糞便中の残留エネルギーが体重増加と関係していることを直接証明することはできないと述べた。なぜなら、糞便中の残留エネルギーが少ない人でも平均的に体重が増加するからである。

出典：中国科学日報

論文リンク:

https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-022-01418-5

緑、赤、黄色のキウイの栄養価はどれくらいですか?

キウイフルーツは独特の風味、芳香、高い栄養価を持ち、消費者に大変人気があります。近年、果物の品質に対する人々の需要は徐々に高まっており、果物の品質には栄養価が非常に重要です。

最近、中国科学院武漢植物園の研究者らは、14種類のキウイフルーツを研究対象として、さまざまなキウイフルーツの品種の物理的、化学的特性と栄養価を調査した。研究者らは、キウイフルーツの果肉の色と種の分類に基づいて、キウイフルーツのペクチン、水分、クロロフィル、カロテノイド、フラボノイド、エネルギー、炭水化物、タンパク質、脂肪、食物繊維、可溶性糖、有機酸、ビタミン、香りを分析した。

研究によると、緑色の果肉のキウイフルーツのペクチン含有量は、赤色の果肉のキウイフルーツや黄色果肉のキウイフルーツよりも大幅に高いことがわかっています。赤いキウイフルーツは糖酸比と総フラボノイド含有量が最も高いですが、脂肪と食物繊維含有量は最も低いです。クロロフィル含有量に加えて、緑色の果肉のキウイフルーツの総カロテノイド含有量も、赤色の果肉や黄色の果肉のキウイフルーツよりも大幅に高くなっています。黄色い果肉のキウイフルーツと緑色の果肉のキウイフルーツは、エネルギーと炭水化物の含有量が低いです。

さらに、中国産キウイフルーツと美味しいキウイフルーツのタンパク質含有量は他の種よりも高くなっています。赤果肉キウイフルーツには、赤果肉キウイフルーツの特徴的な香りと考えられる 4 つの特定の揮発性化合物が含まれています。

出典：中国科学院武漢植物園

論文リンク:

https://www.mdpi.com/2304-8158/12/1/108

ヒトゲノムで復活した古代ウイルスが老化を促進

ウイルスと人間の共進化関係は複雑です。

一方で、ウイルスは人間に病気を引き起こし、死に至らしめるだけでなく、その過程で人間のゲノムを継続的に利用し、改変します。一方、ヒトの免疫システムはウイルスの侵入に対して積極的に戦い、ヒトゲノムに組み込まれたウイルス配列が徐々に宿主細胞の遺伝子調節システムに引き継がれ、共進化します。

内因性レトロウイルス（ERV）は、数百万年前にヒトゲノムに侵入して組み込まれた古代のレトロウイルスの遺物であり、「古代ウイルスの化石」です。長い年月をかけて、大量のERVの遺伝情報がヒト細胞に取り込まれ、突然変異や欠失などの変化を経てヒトゲノム内に眠るようになり、ヒトゲノム配列の約8％を占める重要な遺伝記憶となっている。

老化は人間の慢性疾患の最大のリスク要因の一つです。ヒトゲノムには多くの「老化」シグナルが含まれています。こうした老化に関する情報の流れは通常は沈黙しており、エピジェネティクスによって厳密に制御されています。しかし、老化の過程では、エピジェネティック障害により、これらの「老化」信号が制御不能となり、細胞内の一連の老化プログラムが活性化されます。ヒトゲノム配列の大部分を占め、「死火山」のように休眠状態にある ERV 古代ウイルス要素が、老化のプログラムされた制御に関与しているかどうかはまだわかっていません。

最近、科学者たちは、細胞の老化の過程で若いERVサブファミリーが再び目覚めることを初めて発見し、古代ウイルスの復活が老化のプログラミングと感染性を媒介するという理論を提唱し、老化を遅らせるためにERV古代ウイルスの復活と拡散を阻止する多次元介入戦略を革新的に開発しました。

この研究は、加齢によって引き起こされる内因性レトロウイルス（AIR-ERV）の復活が、細胞、臓器、さらには身体の老化の原動力および測定マーカーとして機能することを体系的に定義し、明らかにし、老化のプログラミング、カスケード増幅、介入に関する新しい理論的根拠を提供し、人間の老化の科学的評価と早期警告、および老化と老化関連疾患の予防と治療に関する重要な手がかりとアイデアを提供します。

出典：中国科学院動物学研究所

論文リンク:

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01530-6

高脂肪食は腸内細菌叢の老化を遅らせるのにどのように役立つのでしょうか?

腸内細菌叢が老化や老化関連疾患の発生と進行に重要な役割を果たすという証拠が増えています。食事介入は細菌叢を再形成し、体の代謝、栄養バランス、さらには免疫システムの機能に大きな影響を与える可能性があります。

近年、研究者らは、食事中の脂肪エネルギーの割合を増やす（高脂肪食、ケトン食など）と、自然に老化するマウスや早期老化するマウスの運動機能や記憶機能が向上し、死亡率が低下し、健康寿命が延びる可能性があることを発見しました。しかし、腸内細菌叢の役割についてはほとんどわかっていません。

最近、清華大学薬学部の王昭教授の研究グループは、老化分野の専門誌にオンライン研究論文を発表し、高脂肪食が腸内細菌叢を改善することでSIRT6ノックアウトマウスの早期老化関連表現型を救済したと報告し、細菌叢の調節に基づく食事計画の策定の重要性と合理性に理論的根拠を提供した。

実験結果によると、 SIRT6ノックアウトマウスは、細菌多様性の低下、糞便中の短鎖脂肪酸レベルの低下、プロバイオティクスであるバクテロイデス属の減少、腸内細菌科、ヴェルコミクロビウム科、プロテオバクテリア科、プレボテラ科などの病原細菌の増加など、腸内細菌叢異常の典型的な兆候を示した。

SIRT6 KOマウスの腸内細菌叢を若い野生マウスに移植したところ、野生マウスでは、白くて粗い毛の増加、血糖値の低下、脂肪蓄積の減少、複数の組織や臓器における炎症因子（TNFα、IL-1β、IL-6）および老化マーカー（P16、P21）の発現レベルの増加など、老化に関連する表現型の加速が見られました。

高脂肪食はSIRT6 KOマウスの生存率を高め、低血糖を改善したが、同時に腸内細菌叢も再形成し、特に大腸菌のレベルを大幅に低下させ、内臓における腸内細菌科細菌の排除を促進した。食事介入後の SIRT6 KO マウスの微生物叢を KO マウスに移植すると、KO マウスの組織や臓器における炎症因子や老化マーカーの発現レベルを効果的に低下させることができます。

出典：清華大学

論文リンク:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.13760

脂肪肝は脳に有害である

最近、キングス・カレッジ・ロンドンとスイスのローザンヌ大学付属ロジャー・ウィリアムズ肝臓研究所の研究チームが、非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）と脳機能障害の関連性に関する研究で、肝臓の脂肪蓄積が脳低酸素症と脳組織の炎症を引き起こす可能性があることを発見した。これらはいずれも深刻な脳疾患につながることが分かっている。

研究では、マウスの半数はカロリーの10％以下の脂肪を含む食事を摂取し、残りの半数は加工食品や甘い飲み物を模倣するように設計された脂肪55％を含む食事を摂取した。

結果によると、高レベルの脂肪を摂取したマウスはすべて16週間後に肥満の症状を発症し、NAFLD、インスリン抵抗性、脳機能障害を発症した。

主執筆者で、ロジャー・ウィリアムズ肝臓病研究所の肝脳軸グループ副部長であり、ロンドン大学キングス・カレッジの名誉講師でもあるアンナ・ハジハンビ博士は、「肝臓の脂肪蓄積が脳に与える影響は非常に心配です。なぜなら、最初は軽度で、本人が気付かないうちに何年も続く可能性があるからです」と語った。

NAFLDが脳に及ぼす有害な影響と戦うために、科学者たちは、さまざまな細胞の正常な機能を可能にするエネルギー基質の輸送を特に担うモノカルボキシレートトランスポーター1（MCT1）と呼ばれる特定のタンパク質のレベルが低いマウスを飼育した。

出典：中国科学日報

論文リンク:

https://www.journal-of-hepatology.eu/article/S0168-8278(22)03008-2/fulltext

自然誌の表紙：科学の進歩は「減速」している

最近、ミネソタ大学とアリゾナ大学の研究チームが、Web of Science (WoS) の論文 2,500 万件 (1945 年 - 2010 年) と米国特許商標庁 (USPTO) の PatentsView データベースの特許 390 万件 (1976 年 - 2010 年) を分析し、過去 60 年間で破壊的な科学技術がますます少なくなり、科学の進歩が「鈍化」していることを発見しました。中心となる考え方は次のとおりです。

近年発表された論文や特許は、破壊的な影響を与えたり、過去の発見（DNA二重らせんなど）を時代遅れにしたり、科学技術を新たな方向に押し進めたりする可能性は低い。

代わりに、論文や特許は、コーン・シャム方程式などの以前の研究を統合またはさらに発展させる可能性が高くなります。

科学者や発明家は、新しい研究を開発するために、より狭い範囲の知識を利用することが多くなっています。

このパターンは、テクノロジー、医学、社会科学など、すべての主要な科学分野に当てはまります。論文では、この下降傾向は、出版された論文の質や引用方針の変化によって引き起こされる可能性は低く、むしろ、科学者や発明家がここ数十年で既存の知識の狭い範囲に依存してきたことが原因であると説明している。これは個人のキャリアにはプラスに働いたが、科学の進歩全般にはマイナスに働いた。

「健全な科学エコシステムには、これまでの研究の改良と新たな破壊的発見の両方が含まれるが、研究の本質は変化している」と、ミネソタ大学の助教授で論文の責任著者であるラッセル・ファンク氏は述べた。 「漸進的なイノベーションがより一般的になるにつれ、将来科学を明らかに前進させる重要なブレークスルーを達成するには、より長い時間がかかるようになるかもしれない。」

論文リンク:

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05543-x

33～53歳、過去20年間で最も睡眠不足

最近、科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載された研究によると、中年期の睡眠時間は成人初期や成人後期に比べて短く、成人初期から33歳まで睡眠時間が徐々に減少し、53歳で再び増加することが明らかになった。

この研究では、英国とフランスの研究チームが63か国から730,187人の参加者を募集し、睡眠パターンがライフサイクルを通じてどのように変化するか、また国によってどのように異なるかを明らかにしました。

調査の結果、最も若い参加者（19歳）が最も長い睡眠をとったことが判明した。参加者の睡眠時間は20代と30代では減少し、50代前半で安定し、その後ゆっくりと増加しました。上記の睡眠時間の変化パターンと新たに特定された重要な時点は、性別、国、教育レベルが異なる人々の間でも同様です。

研究チームは、中年期の睡眠時間の減少は子育てや仕事、生活の要求によるものかもしれないと述べた。

出典：中国科学日報

論文リンク:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-34624-8

中国と米国の科学者が生殖機能を回復させる人工組織を開発

最近、中国と米国の研究者らが開発した人工組織が豚の損傷したペニスの勃起機能を回復できることが研究で示され、勃起不全の新たな治療法となる可能性がある。

勃起不全は、白膜の損傷など、さまざまな原因によって引き起こされる可能性があります。この研究では、人工組織は、陰茎海綿体を覆い、勃起時に血液で満たされる結合組織の層である白膜を模倣した。

白膜の損傷は、体の他の部分から組織を採取し、それをタンパク質や他の分子のネットワークと組み合わせて支持組織パッチを作成することで修復できます。しかし、このパッチは免疫系によって拒絶され、白膜を効果的に模倣できる可能性は低い。

この問題を解決するために、華南理工大学の Shi Xuetao 氏とその協力者は、等方性ポリビニルアルコールゲルを使用して白いフィルムを作成しました。天然組織に似た縮れた繊維構造を持っています。その後のテストでは、豚に生理食塩水を注入するとペニスが勃起した。 1ヵ月後まで、豚は人工組織を拒絶する兆候を示さなかった。

「この研究は、人工生体材料が欠陥を適切に修復し、良好な結果をもたらすことを示している」とノースカロライナ州ウェイクフォレスト再生医療研究所のアンソニー・アタラ氏は述べた。 「この技術は将来有望であり、患者に利益をもたらすために人間に安全に移行できるよう、さらなる研究を行う価値がある。」

出典：中国科学日報

論文リンク:

https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00663-4

聴覚障害者を助けるために、科学者は高性能の鉛フリーフレキシブル圧電音響センサーを発明した。

世界保健機関のデータによると、世界中で約4億3000万人が蝸牛の損傷による難聴に苦しんでおり、聴力の改善は主に人工内耳に依存しています。

しかし、従来の人工内耳は音声認識能力が低く、硬い電極と軟部組織との不一致により神経損傷や耳鳴りなどの問題が発生する場合があります。モノのインターネットと人工知能の発展により、柔軟な自己発電型人工内耳の研究が広く注目を集めています。

圧電材料は将来の人工内耳の有望な候補材料となり得るが、主流の鉛含有圧電材料は生体材料と適合せず、環境にも優しくない。他の圧電材料の電気出力は、音から電気への変換性能が低いため、聴神経を直接刺激するには不十分です。したがって、高性能の鉛フリーフレキシブル圧電音響センサーを製造することは非常に重要です。

最近、研究チームは、人間の蝸牛の外耳有毛細胞にヒントを得て、準等方性相境界にある多成分鉛フリーペロブスカイトロッドに基づく直接書き込みマイクロコーンアレイ戦略を報告した。

一方では、この戦略は、配向工学と、2つの異なる直交相（Amm2とPmmm）の間に形成される準等方性相境界を利用して、圧電材料の性能に対する応力の影響を大幅に改善し、圧電応答の向上を実現します。一方、圧電フィルムの表面にマイクロコーンアレイを導入することで、音波との接触面積を増やし、音波の吸収を高め、高性能なフレキシブル圧電音響センサー（FPAS）を作製した。

このセンサーは、高感度と広い周波数応答の特性を示し、一般的に使用される音声周波数をカバーします。また、角度感度も備えており、音声信号を録音し、音声認識や人間とコンピュータの相互作用を実現するために使用できます。 FPAS は防水性、耐酸性、耐アルカリ性などの特性も備えており、ウェアラブル音響センサーに対する自然環境の要件を満たしています。

出典：中国科学院化学研究所

論文リンク:

https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00654-3

科学者が人間の皮膚のような自己治癒イオン皮膚を発明

人間の皮膚は、イオン輸送メカニズムを通じて圧力、歪み、ねじれなどの外部の機械的力を感知できる重要な身体器官です。また、自己修復機能も備えており、外部からの損傷を受けた後でも元の機能を回復することができます。

人間の皮膚の感知構造にヒントを得て、科学者たちはイオン輸送機構を備えたイオン性皮膚をいくつか相次いで報告してきました。干渉に対する高い耐性、優れた空間分解能、静的および動的刺激に対する優れた応答を特徴としています。

しかし、これらのイオンスキンは継続的な摩耗により偶発的な機械的損傷を受けやすく、機能障害やデバイス寿命の短縮につながります。したがって、人間の皮膚と同様の自己修復能力は、損傷した機能を修復して安定性を確保し、デバイスの寿命を延ばすために必要な重要な特性です。

最近、中国と韓国の科学研究チームが、超高感度で自己修復するイオン皮膚を開発しました。人間の皮膚と同様の弾力性と自己修復能力を持ち、傷が治るにつれて敏感な触覚機能が回復します。

図｜イオンスキンの設計コンセプト：イオンダイナミクスによって発生する活動電位刺激と動的ジスルフィド結合の結合交換効果により、ヒトの皮膚の外力感知と自己治癒機能をシミュレートします。

彼らはイオン液体を信号伝送媒体として使用し、これに熱可塑性ポリウレタン材料を充填して新しいタイプのイオン伝導体を開発しました。彼らは銀ナノワイヤを柔軟な電極として、ポリウレタンを包装材料として使用し、それらをターゲットイオンスキンに組み立てました。

ポリウレタンに導入された塩素置換基は大きな電気陰性度を有するため、ポリウレタンとイオン液体の間には可逆的なイオン-双極子相互作用が存在します。機械的刺激によって塩素置換基とイオン液体との間の可逆的なイオン-双極子相互作用を変化させることにより、瞬間静電容量と初期静電容量の差を効果的に増加させることができ、感度を向上させることができます。

この研究成果は、生物の触覚細胞に類似したイオン信号伝達システムをシミュレートし、力の変化に応じてイオン伝導体内のイオンの分布を制御し、触覚知覚を最大化するものである。本研究では、創傷と触覚機能の同時修復が可能なイオン皮膚技術という新しい概念を提案し、ウェアラブル医療分野におけるヒューマンマシンインターフェースへの応用が期待されています。

出典：中国科学院寧波材料工学研究所

論文リンク:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-35434-8

科学者は繊維に知覚と記憶を与えるために繊維状の光電人工シナプスを提案している

伝統的な繊維産業と電子工学、製造、センシング、モノのインターネット技術の融合により、ユビキタスファブリックにはより高い期待とより多くの機能が与えられ、徐々に人工知能技術の新たな担い手へと進化しています。ウェアラブルエレクトロニクスの重要な分野として、電子ファブリックは、エネルギー収集/貯蔵、センシング、表示/インタラクション、情報貯蔵/処理の分野で幅広い注目を集めています。

電子織物の基本単位である一次元機能性繊維は、軽量、超柔軟、多機能性を特徴としています。また、成熟した製織技術により通気性のある繊維にすることもでき、これは将来のスマートファブリックの開発にとって大きな意義を持ちます。

人間と外部環境との相互作用において、外部情報の 80% 以上は人間の目を通じて受け取られます。したがって、バイオニック人工視覚システムは、人間とコンピュータの相互作用、画像認識、自律運転、低電力光ニューロモルフィックなどのアプリケーションで大きな可能性を示しています。

近年、光電子人工シナプスに基づくバイオニックビジョンシステムが急速な発展を遂げており、電気信号と光情報を同時に認識し、認識した情報に基づいて一時的な記憶や予備計算を実行することができます。現在、優れた柔軟性と通気性を備えたウェアラブル人工視覚システムの構築は、依然として大きな課題に直面しています。

最近、中国科学院蘇州ナノテクノロジー・ナノバイオニクス研究所の李青文、張其崇らの研究者らは、光/電気信号によって誘発されるパルス促進、長期/短期可塑性、「学習-定着-再学習」行動など、さまざまなバイオニックシナプス機能を同時に実現できる繊維状光電子人工シナプスデバイスの概念を提案し、検証した。

研究者らは、光電子シナプスの性能に基づいて、複数の繊維状デバイスを通気性のある布地に織り込むことに成功し、柔軟な布地で単純なデジタル画像情報を感知し、保存できるようにした。

繊維状の光電子人工シナプスに基づく織物の視覚認識と記憶機能を実証するために、研究者らは通気性のある布地に複数のデバイスを織り込み、フォトマスクを使用して光電流イメージング織物を構築しました。この生地は、単純なデジタル光学画像情報を認識して記憶することができ、ウェアラブル視覚記憶システムの開発における可能性を示しています。この研究は、感覚機能と記憶機能を統合した柔軟な機能性繊維の設計と開発への新たな道を切り開きます。

出典：中国科学院蘇州ナノテクノロジー・ナノバイオニクス研究所

論文リンク:

https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00691-9

ヘリコバクター・ピロリを検出する新しい方法：PCRより100倍感度が高い

ヘリコバクター・ピロリ感染は慢性胃炎や消化性潰瘍の主な発症因子であり、胃癌や胃粘膜関連リンパ組織（MALT）リンパ腫などの疾患とも密接に関連しています。ヘリコバクター・ピロリ菌に感染した人のほとんどは、医師の処方どおりに複数の治療法を行えば治癒しますが、感染した患者のほとんどは初期段階ではほとんど症状がなく、見逃されやすいのです。

さらに、ヘリコバクター・ピロリに感染した人全員がこの病気を発症するわけではありません。細胞毒素関連タンパク質 (CagA) と空胞形成毒素 (VacA) を発現する株のみが胃の炎症、潰瘍、胃がんに関連しています。

したがって、高病原性のヘリコバクター・ピロリ菌の拡散を防ぎ、すでに病気になっている人をリアルタイムで監視・診断するために、臨床現場で迅速かつ正確で、特異性が高く、感度の高い検出方法が緊急に必要とされています。

最近、中国科学院広州生物医学衛生研究所の李志源氏のチームは、ループ介在等温増幅法（LAMP）と最新のCRISPR/Cas12a技術を組み合わせることで、高病原性のヘリコバクター・ピロリ菌株を高感度に検出する方法を提案した。

この方法では、唾液サンプルを検査するだけで、菌株に感染した陽性患者を迅速かつ正確に検出できます。 PCRよりも感度が高い（100倍）ことが実証されており、一定温度（65℃）の簡単なウォーターバスを使用して迅速に検査結果を得ることができます。

従来のヘリコバクター・ピロリ検出方法と比較すると、この方法はより簡単、より迅速、より安価で、感度と特異性も高くなっています。これは、一般集団における高病原性ヘリコバクター・ピロリ菌の検出と治療、ならびに胃炎、胃潰瘍、胃癌などの関連疾患の発生と予後の改善に重要な役割を果たすことになる。

出典：中国科学院広州生物医学衛生研究所

論文リンク:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36459819/