年の瀬、各誌この１年のブレイクスルーや来年の展望etc.をまとめています。
今年の後半は一人抄読会を全く更新できませんでしたが、せめて Science の Breakthrough of the Year は毎年書き残しておきたい！
Despite decades of progress, HIV still infects more than 1 million people a year, and a vaccine remains stubbornly out of reach. But this year the world got a glimpse of what might be the next best thing: an injectable drug that protects people for 6 months with each shot.
2023 BREAKTHROUGH OF THE YEAR
今年のBreakthroughに選ばれたのは、抗HIV薬の話題でした。
劇的に効果的な抗HIV薬
何十年にもわたる進展にもかかわらず、HIVは依然として年間100万人以上に感染し、ワクチン開発は困難を極めています。
しかし今年、6カ月ごとに接種する注射薬がHIV予防において新たな可能性を示しました。
ほぼ100％の予防効果
6月に発表された、アフリカの少女や若い女性を対象とした大規模な試験では、この注射がHIV感染をゼロに抑え、100%の効果を示しました。
さらに、3カ月後に4大陸で行われた別の試験で、男性と性交渉を持つジェンダー多様な人々に99.9%の効果が確認されました。
HIV/AIDS研究者たちは、この薬剤「レナカパビル」が予防治療（PrEP）として世界的な感染率を大幅に減少させる可能性を秘めていると期待しています。
南アフリカ大学ケープタウン校の感染症専門家リンダ＝ゲイル・ベッカーは、「規模を拡大し、適切に展開することができれば、非常に大きな可能性を秘めています」と述べています。
これまでのHIV治療とレナカパビルの登場
HIV感染により後天性免疫不全症候群（AIDS）を発症した患者は、深刻な免疫不全となり、感染症や悪性腫瘍による死亡リスクが高まります。
このHIV感染に対する治療は、過去数十年で大きく進展していました。
1996年には、薬剤のカクテル療法がHIVを完全に抑制し、エイズの進行を防ぐことができることが示され、『サイエンス』誌のブレークスルーとして紹介されました。現在の抗ウイルス薬はさらに進化し、慢性疾患として管理可能な形で多くの人々が通常の寿命を送れるようになっています。
また予防手段として、コンドームの使用や注射器のディスポーザル化、教育、そして「経口PrEP」が役立っています。2012年に米国で承認されたPrEP薬は、正しく服用すれば非常に高い予防効果を発揮します。
しかし、これらの薬剤が貧困国で利用可能になるまでには時間がかかり、多くのアフリカ諸国では若い女性や少女が薬を断続的にしか服用しない問題がありました。
2021年には、2カ月ごとに注射する必要があるPrEP薬「カボテグラビル」が市場に登場しましたが、高コストと限定的な普及が障壁となっています。
レナカパビルは、こうした障害を突破する可能性があります。
2024年6月には、南アフリカとウガンダで行われた盲検試験で、5000人以上の女性と少女の中で感染者が一人も出なかったことが発表されました。
同年9月、南米、アジア、アフリカ、米国で行われた試験では、2000人以上の参加者の中で感染はわずか2例のみでした。
レナカパビルのメカニズム
レナカパビルの作用は、これまでのHIV治療薬とは異なっています。
従来のHIV薬がウイルス酵素の「活性部位」に結合してその機能を阻害するのに対し、レナカパビルはウイルスRNAを保護する円錐形のカプシドタンパク質と相互作用します。
当初、研究者たちはカプシドを「薬剤標的」として捉えるのは難しいと考えていました。
1990年代から2000年代初頭にかけての研究では、このカプシドが細胞タンパク質と相互作用して感染初期に重要な役割を果たすことが示されていましたが、その相互作用を阻害するには多数の薬剤分子が必要だと考えられていたのです。
しかし、新たな発見によりカプシドの仕組みが刷新されました。このカプシドは、5分子または6分子のグループが安定かつ柔軟な格子で形成されていることがわかったのです。
この新たな構造理解は、ギリアド社の科学者たちの興味を引き、最終的にレナカパビルの開発につながりました。
さらに、HIVが細胞に侵入した際、カプシドがすぐに分解するのではなく、核膜の小孔を通り抜けてウイルス遺伝子を運ぶことができることも発見されました。
レナカパビルは、カプシドの細胞タンパク質との相互作用を阻害するだけでなく、円錐構造を硬直化させることで、核に侵入するのを防ぐようです。
また、この段階を阻止できなくても、細胞がHIVタンパク質を生成する場合には、新たに形成されるカプシド構造を硬直化させ、新しいウイルス粒子の形成を妨げます。
他のウイルス感染にも応用可能
Sceicne誌がこの薬剤を「2024 Breakthrough of the Year」に選んだ理由は、単なる臨床研究実績にとどまりません。
前述のように、この薬剤の成功は、HIVのカプシドタンパク質の構造と機能に関する新たな基礎研究から生まれました。
この発見は、他のウイルス性疾患にも適用可能なカプシド阻害剤の開発の可能性を示しています。
今後の課題と展望
ただし、まだまだ課題もあります。
レナカパビルは比較的溶解性が低く、体内での吸収が難しいのです。
しかし、ギリアド社のチームが注射可能な形態を開発したことで、この弱点が逆に薬剤の強みとなり、体内で非常に長期間持続するようになりました。
レナカパビルは過去2年間、「サルベージ治療」として、他の薬が効かなくなったHIV患者向けに使用されてきました。
しかし、現在ではPrEPの最も効果的な形態として新たな可能性を秘めています。
レナカパビルPrEPが広く使用され、HIV/AIDSの流行終息を加速させるには、アクセス、供給体制、需要が重要な要素となります。
規制当局の承認は最短でも2025年半ばまで期待できません。また、価格がまだ発表されていないため、誰がこの薬を利用できるかが左右されます。
ギリアド社は、120の発展途上国向けに低コストのジェネリック製品を生産するために6つのジェネリックメーカーと契約していますが、ブラジルのような中所得国向けの割引はまだ提供されていません。
さらに、リソースが限られた政府には、割引価格の製品を購入する予算がない可能性があります。
過剰な医療システム、社会不安、極端な気象イベント、輸送の問題も、供給体制を妨げる可能性があります。
また、人々が6カ月ごとに注射を受ける意欲を持つことが必要です。
ギリアド社は最近レナカパビルを改良し、1回の注射で1年間保護できるかどうかを確認するための試験を開始する計画です。
しかし、現時点でレナカパビルPrEPが強力であるとしても、ワクチンの代替にはならないと、米国国立アレルギー・感染症研究所の所長ジーン・マラッツォは述べています。
マラッツォは、この薬剤が「最も困難な地域でHIVの発生率を劇的に減少させる」可能性があると楽観していますが、ワクチンはすべての人に接種可能で、数ドルで製造でき、数年間持続することが期待されます。
「HIVを本当に終わらせたいなら、耐久性のある個人免疫を作り出す介入を追求し続けなければなりません」と言っています。
RUNNERS-UP
自己免疫疾患への免疫細胞の解放
全身性エリテマトーデス（SLE）、強皮症、多発性硬化症などの自己免疫疾患は、自己の健康な組織を攻撃する危険な免疫系によって引き起こされます。
既存の治療法である免疫抑制薬は一定の効果をもたらしますが、必ずしも病気の進行を止められるわけではなく、重篤な副作用を伴うことがあります。
今年、新たなアプローチであるキメラ抗原受容体T細胞（CAR-T）療法が重症患者に著しい改善をもたらし、自己免疫疾患治療における新たな章を開く可能性が示されました。
CAR-T療法は約15年前、血液がん治療として初めて導入されました（2013年には『サイエンス』誌の「年間ブレークスルー」にも選ばれました）。
この治療法は、従来のアプローチとは全く異なります。
医師は、患者の白血球から免疫系の監視役であるT細胞を分離し、それらの細胞を遺伝子操作して免疫系の別の要素であるB細胞を標的として破壊するよう設計します。
そしてそのT細胞を患者の体内に戻します。一部の白血病やリンパ腫では、がん化したB細胞が病気の根本原因であり、CAR-T療法はそれらを完全に排除することができます。
B細胞は自己免疫疾患においても重要な役割を果たします。特に、関節、肺、腎臓などを攻撃する毒性の高い自己抗体を放出します。
今年は、自己免疫疾患におけるB細胞を標的とするCAR-T療法の効果を検証する新しい臨床試験が数多く行われました。
2月、ドイツの研究者たちはSLE、強皮症、筋障害を引き起こす疾患ミオシスに苦しむ15人の患者に関する報告を発表しました。
この患者たちは4カ月から29カ月前にCAR-T療法を受けており、そのうちSLEの患者8人全員が薬を使わない状態で寛解していました。他の患者の中にはまだ症状が残る人もいましたが、全員が免疫抑制薬の使用をやめることができました。
他にも、重症筋無力症や痛みを伴い障害を引き起こす神経疾患であるスティッフパーソン症候群における成功例が報告されています。
これまでに30人以上の患者が成功裏に治療されていますが、研究者たちはまた、遺伝子操作されたT細胞がなぜこれほど効果的なのかを理解する上で進展を見せています。
例えば、従来の治療法では到達が困難であったリンパ節などの組織におけるB細胞の深い枯渇が確認されました。
しかし、まだ多くの課題も残っています。
科学者たちは、免疫の過剰反応などの深刻な副作用がどの程度の頻度で発生するのか、完全な寛解がどれだけ一般的であり、またその効果がどれだけ長続きするのかを解明しようとしています。
JWSTが宇宙の夜明けを探る
今年、JWSTは初期宇宙の銀河の詳細な観測を続け、これまでの理論を覆すような発見をいくつも報告しました。
これにより、宇宙の黎明期における銀河形成のメカニズムについて新たな理解が進んでいます。
JWSTはこれまでに構築された中で最大かつ最も強力な宇宙望遠鏡で、Science誌の2022年のブレークスルーとしても選ばれました。
この望遠鏡は、宇宙最初の10億年ほどを研究するために設計され、従来の機器よりも微弱な赤い光を多く捉えることができます。
その最初の数カ月間で、宇宙の黎明期に予想以上に明るい銀河候補を約1000倍も観測しました。
研究者たちは、その異常な明るさから、一部の銀河が銀河進化の現在の理論では成長できないはずの天の川銀河ほどの巨大さを持つ可能性があると推定しました。
可能性のある仮説
1つの可能性は、これらの銀河が実際にはそれほど大きくなく、単に非常に明るいだけであるというものです。
例えば、初期宇宙では、恒星形成が太陽の数十倍から数百倍もの質量を持つ恒星を優先した場合、これらの銀河が不釣り合いに明るく見える可能性があります。
もう1つの仮説は、初期宇宙にブラックホールが豊富に存在し、それらが星間物質の貯蔵庫を吸い込むことで明るいエネルギーの爆発を引き起こしたというものです。
JWSTの観測結果は、これら両方のプロセスが関与している可能性を示唆しています。
古代の光を波長ごとに分けて分析する分光学の結果、初期の銀河がガスや塵、炭素や酸素といった重元素を大量に含んでいることが明らかになりました。
これらの元素は、初期に誕生して短命で終わり超新星爆発を起こした巨大な恒星の内部でしか形成され得ません。
これらの発見は、黎明期の条件が巨大な恒星を急速かつ効率的に成長させる環境を提供していたことを示唆しています。
ブラックホールの役割
他の分光学的研究では、初期の輝きの一部が巨大で活発なブラックホールに由来する可能性も指摘されています。
しかし、こうしたブラックホールがどのようにしてこれほど早く形成されたのかは謎のままです。
現代の宇宙では、ブラックホールは巨大な恒星がその生涯を終えて崩壊することで形成されると考えられています。
しかし、一部の理論は、非常に初期の時代には、恒星ではなく巨大な物質の塊が急速に自重で崩壊し、これらの巨大なブラックホールの種を形成した可能性を示唆しています。
RNAベースの農薬が新たな段階に
農薬は、害虫を駆除する一方で無害な生物も殺してしまうという粗雑な武器として長く使われてきました。
今年、アメリカ環境保護庁（EPA）は、この問題を解決する可能性を持つ新しいタイプの農薬を承認しました。
それは、標的とする害虫の特定の遺伝子を対象にしたRNAベースの農薬スプレーです。この精密なアプローチは、既存の化学物質よりも安全で、多くの害虫に対して有効であると期待されています。
最初のRNA農薬製品は、既存の化学物質に耐性を持つコロラドポテトビートル（ジャガイモテントウムシ）を対象としています。
この害虫は、年間5億ドル相当の作物被害を引き起こしています。
このRNA農薬「カランサ」（Calantha）は、コロラドポテトビートルに特有の遺伝子に作用します。
スプレーされた葉を幼虫が食べると、RNAが重要なタンパク質の発現を阻害し、数日以内に幼虫が死にます。
このメカニズムは、RNA干渉（RNAi）として知られる自然なプロセスで、ほとんどの細胞が遺伝子発現を調節したりウイルスから自分を守ったりするために使用しています。
RNA農薬の誕生と可能性
2007年に二本鎖RNAが昆虫の腸壁を越えて効率的に害虫を殺すことができると発見されて以来、研究者たちはRNAiを害虫駆除の武器として利用しようと試みてきました。
2023年には、トウモロコシ根切り虫に対するRNA農薬が承認され、農業におけるRNAi技術の応用がさらに進展しました。
課題と展望
RNA農薬の開発にはまだ多くの課題があります。
RNA分子は環境中で安定性が低く、紫外線や酵素によって分解されやすいため、効果を持続させるための改良が必要です。
また、RNA農薬の製造コストも高く、広範な普及にはコスト削減が求められます。
しかし、RNA農薬は特定の害虫に対して高い選択性を持ち、環境への影響が少ないため、持続可能な農業の実現に向けた重要な技術となる可能性があります。
今後の研究と技術開発により、RNA農薬の効果と安全性がさらに向上し、農業分野での広範な利用が期待されます。
細胞小器官の発見が進化に新たなひねりを加える
一部の細菌は窒素固定を行いますが、これまで、植物や動物のような複雑な細胞を持つ真核生物が窒素を固定してアンモニアに変え、それをタンパク質やその他の必須分子の合成に利用できることは知られていませんでした。
しかし、今年、海洋藻類の細胞内に「ニトロプラスト」と呼ばれる独自の窒素固定区画が発見されたことで状況が変わりました。
この発見は、細胞の複雑性の進化について私たちがまだどれだけ知らないかを示すだけでなく、将来的にニトロプラストを備えた作物が自ら肥料を生成できる可能性を示唆しています。
DNA研究によると、この新しい細胞小器官は、海洋藻類と窒素固定性のシアノバクテリア（藍藻）との共生関係から約1億年前に生じたことが明らかになりました。
藻類の細胞はこれらの細菌を取り込み、細菌は最終的に多くの遺伝子と生化学的能力を失い、藻類に依存して生存するようになりました。
そして現在では藻類の繁殖サイクルに従って再生産されています。
このように、もともと独立した微生物から起源を持つものが他の生物の細胞内に取り込まれた「共生起源型の細胞小器官」の数少ない例の一つとなっています。
植物が太陽光をエネルギーに変換するための葉緑体や、すべての真核細胞の内部エネルギーを供給するミトコンドリアも同様の起源を持っています。
ニトロプラストの進化とその前駆体
研究者たちは、ケイ素で覆われた小さな藻類である珪藻の窒素固定構造を研究することで、ニトロプラストの前駆体が細胞内でどのように適応したのかを解明し始めています。
珪藻の化石は、約3500万年前に窒素固定性シアノバクテリアを宿し始めたことを示しています。
この細菌はまだ自身の遺伝子を宿主細胞に転送していないため、ニトロプラストの進化の初期段階を表しており、まだ細胞小器官として組み込まれていないと考えられています。
農業への応用の可能性
こうした知見を農業に応用するのは容易ではありません。
現在の作物は、肥料や豆類などの根に生息する共生窒素固定細菌から固定窒素を得ています。
しかし、今年発見された別の例が、作物に独自の窒素源を与える手がかりになる可能性があります。
それは、豆類の根で活動する細菌と遠縁の窒素固定細菌を宿す珪藻です。
この共生関係の仕組みを理解することで、ニトロプラストを作物に組み込む方法が見つかる可能性があります。
※ 窒素固定とは
窒素固定について、私自身あまりよくわかっていなかったので、補足説明。
窒素固定（Nitrogen Fixation）とは、大気中に存在する窒素分子（N₂）を、植物や他の生物が利用できる形の窒素化合物（主にアンモニア：NH₃）に変換するプロセスを指します。窒素は生物にとって重要な元素であり、タンパク質、DNA、RNAなどの基本構成要素となります。
しかし、大気中の窒素（N₂）は非常に安定しており、そのままでは生物が利用することができません。
そのため、窒素を「固定」する（化学的に変換する）プロセスが必要です。
窒素固定には、主に以下のような方法が存在します。
- 生物学的窒素固定：リゾビウム、アゾトバクター、シアノバクテリアなどの窒素固定細菌が、ニトロゲナーゼによってN2をNH3に変換することで行います。
- 工業的窒素固定：窒素ガス（N₂）と水素（H₂）を高温・高圧で反応させ、アンモニアを合成する工業プロセス。
- 自然界での物理的窒素固定：雷や稲妻のエネルギーが窒素と酸素を反応させ、NO3-などの形で土壌に供給されます。
新しい種類の磁性が誕生
これは私にはちょっと難しい、けど興味深い、物理学のお話。
98年間、物理学者たちは永久磁性を持つ材料には2種類しかないと考えていました。しかし今回、第3の種類が発見されました。
鉄のような身近な強磁性体では、隣接する原子の不対電子が同じ方向にスピンすることで磁化が生じます。
このため、冷蔵庫にくっつくような性質を持ちます。一方、クロムのような反強磁性体は全体として磁性がゼロですが、原子レベルで隣接する電子が逆方向にスピンする独自の磁気パターンを持っています。
今回発見された新しい「オルターマグネット（Altermagnet）」は、この両方の特徴を併せ持っています。
隣接する電子が逆方向にスピンすることで、全体的な磁性はゼロに保たれますが、より深いレベルでは強磁性体に似た性質を持っています。
今年、複数の研究グループがこの「二面性」を実証しました。
理論家たちは、これまでの2種類の磁性を、時間が逆行した場合にどうなるかを想像して区別します。
結晶性材料内の最もエネルギーの高い電子が抽象的な空間内の3次元「フェルミ面（Fermi surface）」を占めると仮定します。この空間の軸は電子の運動量成分を表します。
反強磁性体では、例えば「上向き」にスピンする電子のフェルミ面が「下向き」にスピンする電子のフェルミ面と一致します。時間を逆転させるとスピンが反転しますが、フェルミ面は依然として同じ形状を保ち、いわゆる時間反転対称性が維持されます。
一方、強磁性体では、上向きスピンの電子が下向きスピンの電子よりも多く、上向き電子のフェルミ面が大きくなり、下向き電子のフェルミ面を囲みます。時間を逆転させるとスピンとフェルミ面が入れ替わり、時間反転対称性が破れることが、強磁性体の特徴です。
オルターマグネットでは、上向きと下向きの電子の数は等しいものの、材料自体の構造の特殊性により、上向きと下向き電子のフェルミ面が複雑で対称性が破れます。
たとえば、90°で交差する2つの同じ大きさの楕円の場合、楕円の大きさが同じであるため、材料には全体的な磁性がありません。しかし、時間を逆転してスピンを反転させると、楕円の向きが入れ替わり、検出可能な違いが生じます。
もちろん、実験物理学者は時間を逆転させることはできません。けれども今年、複数の研究グループがマンガンテルル化物やアンチモン化クロムなどの材料でフェルミ面を測定し、この特徴的な分裂を確認しました。
オルターマグネットは、電子工学における超高速磁気スイッチを実現する可能性を秘めています。将来的には、さまざまな用途で活用される材料になるかもしれません。
真核生物の多細胞化は予想以上に早かった
今年初め、中国で発見された藻類に似た微小な化石が、進化生物学者たちを驚かせました。
その化石は16億年前のもので、複雑な生命の特徴の1つである「多細胞化」が、これまで考えられていたよりもはるかに早い時期に始まったことを示唆しています。
従来、研究者たちは、真核生物（DNAを核に格納する生物で、すべての植物、動物、菌類を含む）は最初は単細胞生物として10億年間存在し、その後、細胞の連鎖を形成するようになったと考えていました。
この段階が進むことで、より複雑な体を持つ生物が生まれ、約5億5000万年前に大規模に繁栄する道が開かれたとされてきました。
しかし、この新たな発見は、複雑な体の形態が現れる10億年前に、単純な多細胞の真核生物がすでに存在していた可能性を示しています。
16億年前の多細胞生物の証拠
類似した化石は数十年前に中国北部の川陵溝層で発見されており、この地層も16億年前にさかのぼります。
その化石は「Qingshania magnifica（キンシアニア・マグニフィカ）」と名付けられましたが、当時はあまり注目されませんでした。
2015年、中国の古生物学者たちがこの地域を再訪し、数年間にわたる調査で278個のキンシアニア・マグニフィカの化石を新たに発見し、詳細に分析しました。
顕微鏡で観察すると、化石は最大20個の円筒形の細胞が連なり、それぞれが植物に見られるような細胞壁で接合していることがわかりました。
さらに、一部の化石には胞子に似た小さな球体が含まれており、これらの多細胞の繊維状構造が特殊化した生殖構造を持っていた可能性を示唆しています。
化学分析により、これらの連鎖が化石化したシアノバクテリア（30億年以上前から単純な連鎖を形成する非真核生物）ではないことが確認されました。
そして研究者たちはキンシアニア・マグニフィカが現在も存在するものと類似した繊維状の緑藻である可能性が高いと結論づけました。
多細胞化への初期の一歩とその遅い進展
インド、カナダ、オーストラリアで最近発見された同様の単純な多細胞真核生物の化石と合わせて考えると、これらの発見は、真核生物が多細胞化への初期段階に踏み出していたことを示唆しています。
しかし、その後の進化は非常にゆっくりと進み、クラゲやセコイア、そして私たち人類に見られるような複雑性に到達するまでには長い時間がかかったことがわかります。
マントルの波が大陸を形作る
去年は能登半島地震も起きましたが、地震大国の日本では、プレートの活動と聞くと不安な気持ちがよぎるかもしれません。
今回は、そのマントルとプレート活動の関係について、新たな発見がありました。
プレートテクトニクスの力が大陸を引き裂くとき、それは非常に激しいプロセスでありながら、ゆっくりと進行します。
従来、この現象は局所的なものであると考えられていました。
熱く上昇するマントル岩石からのマグマがリフト帯に沿って火山を作り出す一方で、大陸の冷たい内部はほとんど影響を受けないとされていたのです。
しかし、今年の研究はこの見方を覆し、局所的な暴力的プロセスがマントル内で広範囲にわたる波を生み出し、それが大陸全体の地形を形成することを示しました。
プレートテクトニクス理論への補足
8月に Nature誌で発表された論文では、研究者たちがプレートテクトニクス理論に重要な補足を提示しました。
リフト（裂け目）が発生すると、上昇するマントルが上部の冷たい大陸プレートと接触し、渦を巻くような岩石の対流流れを生み出すとしています。
この渦は、船の下を流れる乱流のように、大陸の「キール（基底部）」に沿って非常にゆっくりと流れます。そして、その動きが地表にさまざまな影響を及ぼすというのです。
波が生み出す地形の影響
研究者たちは、これらのマントル波が、ブラジルのリオデジャネイロ北西にあるブラジル高原やインドの西ガーツ山脈のような、古くて冷たい大陸の内部に存在する多くの高原を説明できると提案しています。
波が通過するとき、それはキールから重い岩石を取り除き、浮力のある岩石を残します。この岩石が1～2キロメートル隆起して高原を形成するのです。
マントル波のさらなる影響
昨年、同じ研究チームの多くが執筆した別の Nature論文では、これらの波が他の影響も持つことを提案しています。
例えば、マントルをかき混ぜることで特定のマグマの混合を生み出し、ダイヤモンドを地表へ運ぶキンバーライトと呼ばれる爆発的な噴火を引き起こす可能性があります。
また、マントル波による隆起は侵食の増加とそれに続く海洋絶滅を引き起こす可能性があり、さらに本来なら静かなプレート中心部での地震活動の新たな要因ともなり得ます。
これらの発見は、大陸とマントルの間にこれまで地球科学者たちが想像していた以上にダイナミックな相互作用が存在することを示しています。
スターシップの着陸成功
今年、世界最大かつ最強のロケットである高さ120メートルのステンレス鋼製「スターシップ」が、33基のエンジンの炎を上げて4回宇宙に打ち上げられました。
しかし、特に記憶に刻まれたのは、10月13日のブースターステージの着陸でした。
音速を超える速度で空から落下してきたブースターは、エンジンの一部を再点火して速度をほぼ停止状態まで減速させ、わずか7分前に打ち上げられた発射塔に取り付けられたクローによって空中でキャッチされました。
この驚くべき技術的偉業は、宇宙科学のコストを劇的に削減する可能性を持つ、手頃な価格の大型ロケットの新時代の到来を告げています。
再利用可能性がカギ
ブースターを回収し、迅速に再利用すること（最終的には上段も含めて）は、成功のカギとなります。
イーロン・マスクが創設・運営するSpaceXは、すでに部分的に再利用可能なFalcon 9やFalcon Heavyロケットを使用することで、軌道への貨物輸送コストを約10分の1に削減しました。
完全に再利用可能なスターシップは、そのコストをさらにもう一桁下げることが期待されています。この段階に達すれば、マスクが描く「人類を火星に送る」というビジョンは、もはや夢物語ではなくなるでしょう。
科学者への恩恵
この進展は科学者たちにも恩恵をもたらします。宇宙へのアクセスは貴重であり、失敗のリスクを冒すことが難しいため、NASAのミッションは費用がかかり、慎重に何度もテストが繰り返されます。
しかし、スターシップが日常的に飛行できるようになれば、科学者たちはより自由に挑戦できるようになります。安価で既製の部品を使った装置を作り、頻繁に打ち上げることが可能になるのです。
科学者たちは、火星探査車1台ではなくその「群れ」を送り込むことや、ハッブル宇宙望遠鏡の何倍もの規模を持つ観測装置を自己組み立て可能なミラーセグメントの艦隊で構成することを想像しています。
Falcon 9はすでに地球科学の宇宙利用における変革を引き起こしており、PlanetやICEYEのような企業が、単発で10億ドル規模の衛星の機能を代替する安価な衛星群を打ち上げることを可能にしました。
NASAと科学界への影響
多くの科学者は、マスクの右派的な政治姿勢や、次期アメリカ大統領ドナルド・トランプとの連携に懸念を抱いていますが……しかし、彼のロケットがNASAにもたらす変革には拍手を送るかもしれません。
まず、スターシップの成功は、今後10年以内に宇宙飛行士を月に送り返す計画を持つ非常に高価なロケット「スペース・ローンチ・システム（SLS）」の終焉を意味する可能性があります。
さらに一般的には、NASAの科学者たちがこれまで以上に速く、効率的に、そして低コストで宇宙探査を行えるようになりそうです。
古代DNAが家族のつながりを明らかに
古代の骨や歯から回収されたDNAは、遠い過去の人々の移動、感染症の進化、そして先史時代の食生活に関する洞察を提供してきました。
そして今、このDNAが家族の秘密も明らかにしています。
今年、多くの研究が数千年前に亡くなった人々の系譜を構築し、古代の家系図を再現しました。
技術の進歩と新しい発見
これらの研究は、古代DNAを抽出する技術の向上と解析コストの低下を反映しています。
過去には、古代DNAの研究は時間と空間を広くまたいだ個人に焦点を当て、人口動向の概観を得ることが主でした。
しかし、古代人のゲノム数が指数関数的に増加するにつれ、研究者たちは新たな問いを立てられるようになりました。
遺伝情報の中でも、異なる人々が共有する「同じ由来に基づく（identical by descent）」セグメントを研究することで、研究者たちは二人の人々がどれだけ近い親戚であるか（最大で6親等まで）を推定できます。
この技術を数千もの古代ゲノムを含むデータベースに適用した結果、ユーラシア大草原で5000年前に埋葬された、1500キロメートル離れた場所に埋葬された5親等の親戚が発見されるなど、古代の遠距離のつながりが明らかになりました。
また、ある墓地から数百人の遺骨を調べるような新しいプロジェクトでは、個々の遺跡を深く掘り下げています。
遺伝情報と考古学情報の組み合わせ
遺伝情報だけでは限界があります。例えば、2親等の親戚は、祖母と孫娘、叔母と姪、またはいとこ同士である可能性があります。
しかし、遺骨の年代や埋葬場所、近くに埋葬された親戚との遺伝的関係といった考古学的情報を組み合わせることで、遺伝学者と考古学者は最大で8世代にわたる家系図を再構築することができました。
こうした遺伝的な親族関係を理解することで、考古学だけでは知り得ない過去の社会に関する情報が明らかになります。
例えば、南ドイツのケルト人の首長たちのDNAデータをその墓地の詳細と組み合わせた結果、約2500年前、この地域の最も権力のある男性たちは母系によってその地位を継承していたことが分かりました（母系制と呼ばれる社会組織）。
一方、石器時代のヨーロッパの農民の親族関係分析では、父系が重視されていたことが示唆されています。
また、先日発表された研究では、ヨーロッパで最初に住んだ現代人の一部である4万年以上前の2人の女性が、数百キロメートル離れた場所で亡くなっていながらも、拡大家族の一員であったことが判明しました。
今後の展望
研究者たちがさらに多くの個体を調査することで、こうした洞察はより一般的なものとなり、遠い過去の人間のつながりがさらに明確になるでしょう。
BREAKDOWNS：残念な科学ニュース達
教訓が活かされなかったCOVID-19からの学び
COVID-19は、ウイルス性パンデミックに対する世界の準備不足を痛感させる痛ましい教訓となりました。
2021年5月、世界保健機関（WHO）が設置した独立パネルは、COVID-19を「壊滅的な人道的危機」に変えた「有害なカクテル」の問題を指摘しました。
このパネルは、次のような措置を取るよう推奨しています：
- サーベイランス（監視体制）の強化
- ワクチン、薬剤、診断への公平なアクセスの促進
- WHOの強化
しかし、今年はこうした教訓があまり活かされていないことが明らかになりました。
H5N1鳥インフルエンザの問題
H5N1鳥インフルエンザウイルスは、潜在的なパンデミックの原因として最有力のリストに常に挙げられています。
今年、アメリカの乳牛で前例のないアウトブレイクが発生しました。（ヒトへの感染は58例確認され、そのうち31例は牛由来ですが、これは過小評価である可能性が高いです。）
しかし、アメリカは問題に関するデータ収集と共有を渋り、COVID-19初期の中国の対応と比較される始末でした。
このH5N1のアウトブレイクは制御には程遠く、先月、カリフォルニア州で販売されていた未殺菌ミルクから生存可能なウイルスが発見され、インフルエンザの専門家たちを警戒させました。
mpox（旧称：サル痘）の猛威
もう1つのウイルス性疾患であるmpoxは、コンゴ民主共和国（DRC）と隣国で猛威を振るい、世界的な保健コミュニティを驚かせました。
2年前、別のmpox変異株が世界的な流行を引き起こしたばかりですが、DRCにはmpoxワクチンがなく、届いたものも非常に少数で配布が遅れています。
特に最も脆弱な子どもたちには、ワクチンがまったく届いていません。mpoxが封じ込められるかどうかは不明です。
パンデミック条約交渉の行き詰まり
パンデミックへの備えを改善するための条約交渉も、今年は金持ち国と貧しい国の対立の中で行き詰まりました。
交渉は2025年まで継続されますが、トランプ前大統領の再選がこの合意を台無しにするのではないかとの懸念があります。
トランプ氏は以前の任期中にアメリカをWHOから脱退させた経歴があり、今後も同様の決定を下す可能性があります。
また、トランプ氏が次期保健指導者として選んだロバート・F・ケネディ・ジュニア氏は、ワクチンに関する虚偽発言の歴史を持ち、世界の保健専門家たちを不安にさせています。
2021年のパネルの提言はどうなったか？
「進展の危険な欠如が見られる」と、2021年のパネル共同議長であるヘレン・クラーク（元ニュージーランド首相）とエレン・ジョンソン・サーリーフ（元リベリア大統領）は、今年夏のフォローアップ報告書で結論づけました。
政治指導者たちは有権者を危険にさらしていると彼女たちは警告し、「残念ながら、彼らは私たちの未来を賭けているのです」と述べています。
科学が巻き添えに：戦争と経済混乱の影響
戦争と経済的混乱が、今年、多くの科学界に大きな打撃を与えました。
ロシアでは、ウクライナとの戦争が政府予算に重くのしかかり、当局は今後2年間で民間研究予算を25%削減し、2つのシンクロトロン光源を含む3つの主要研究施設の建設や改修計画を延期すると発表しました。
さらに、ロシアの国立科学機関での雇用はすでに6%減少し、66,620人にまで落ち込んでいます。
一方、ウクライナでは戦闘により多くの研究施設が損壊または破壊されています。
ガザ地区での影響
ガザ地区では、イスラエルによる攻撃で地域内の12の大学キャンパスが破壊されました。
この紛争による費用負担から、イスラエルの議員たちは、学術研究プロジェクトを含む高等教育予算を今後2年間で5%削減することを提案しています。
現在、イスラエルは国内総生産（GDP）の約5.5%を研究費に充てており、これは世界で最も高い割合ですが、この地位を失う可能性があります。
アルゼンチンでの科学予算削減
南アメリカで長らくブラジルに次ぐ科学大国とされてきたアルゼンチンでも、ハビエル・ミレイ大統領が経済の安定化を図る中で、研究費を31%削減しました。
この結果、国内の主要な科学機関であるアルゼンチン国家科学技術研究会議（CONICET）は約1000人、つまりその労働力の9%を失いました。
これは、ミレイ氏が2023年12月に就任して以来のことです。
影響の拡大
戦争や経済政策の影響が科学界に波及する状況は、世界中の研究と教育の未来に暗い影を落としています。
各国の科学予算や研究環境の悪化は、国際的な科学進歩の速度を鈍らせる懸念があります。
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個人的には、科学云々というより、とにかく一刻も早く戦争を終わらせてほしいです……。
幻覚剤療法の挫折
何十年にもわたる研究と支持活動の末、MDMA（エクスタシーとしても知られる薬剤）は、パーティードラッグから医薬品への変貌を遂げる準備が整ったかのように見えました。
この薬剤が社会的に認められる一歩を踏み出すことで、サイロシビンやジメチルトリプタミンといった他の幻覚剤の精神健康疾患治療への道を開くと期待されていました。
しかし、その道は思いがけない障害に直面しました。
FDA承認の挫折
2023年12月、Lykos Therapeuticsは、MDMAを使用した心理療法を心的外傷後ストレス障害（PTSD）の治療法として米食品医薬品局（FDA）に新薬申請を行いました。
しかし、2024年3月、独立系非営利団体である臨床経済評価研究所（ICER）は、公開された結果に「重大な懸念」を表明し、得られた証拠が利益が潜在的な害を上回ることを示すには「不十分」であると結論づけました。
その後、6月にFDAの諮問委員会も同様の結論に至り、8月にFDAはこの療法の承認を拒否しました。代わりに、Lykosに対し、追加の第3相試験を要求しました。
申請の問題点と議論
一部の研究者は、FDAが基準を高く設定しすぎたと主張しましたが、多くはLykosの申請に欠陥があったと非難しました。
問題点として、心理療法の要素が明確に定義されていないこと、重要なデータが収集されていないこと、試験参加者が自分がMDMAを服用しているかプラセボを服用しているかを推測できてしまった点が挙げられます。
今後の展望
この出来事は幻覚剤の医療利用を遅らせる可能性がありますが、その道を完全に閉ざすものではありません。
すでに一部の企業は、薬剤単体の効果に焦点を当て始めています。
これは一部の研究者から反対を受けていますが、心理療法との組み合わせによる規制上の複雑さを回避する方法でもあります。
また、企業は試験参加者がどの群に属しているかを知らないままにするための追加措置を講じています。
これらの努力が実を結べば、Lykosの「苦い経験」も、最終的には精神健康医療における幻覚剤の変革への道を指し示すものとなる可能性があります。
環境問題に関する交渉が停滞
気候変動、生物多様性の喪失、プラスチック汚染という地球規模の3つの喫緊の課題にもかかわらず、今年の国連会議での交渉はほとんど成果を上げられませんでした。
気候変動に関するCOP29の成果と限界
2024年11月24日にアゼルバイジャンのバクーで終了した第29回国連気候変動枠組条約締約国会議（COP29）では、交渉が2週間にわたり長引きました。
富裕国の代表団は、化石燃料からの転換や気候変動による被害への対処を支援するため、開発途上国への資金提供を増額することを最終的に約束しました。
しかし、その合意額は2035年までに年間3000億ドルに増額されるというもので、現在の約束額の3倍ではあるものの、開発途上国が必要としていると主張する年間1.3兆ドルには遠く及びません。
インドの代表はこの新しい目標額を「微々たるもの」と批判し、パナマの気候特使は結果を「完全な失敗」と断じました。
生物多様性条約会議での議論の停滞
2024年10月にコロンビアのカリで開催された生物多様性条約会議では、各国が2年前に合意した2030年までに生息地の30%を保護するという目標に向けた行動を活性化しようとしました。
また、世界は保護活動に年間少なくとも2000億ドルを投資する必要があるとされていました。
しかし、カリでの交渉ではその資金額や資金の管理場所について合意に至らず、フラストレーションが高まりました。
一筋の希望として、自然由来の遺伝データを使用する企業に対し、データの提供元である国々を支援するために収益を分配する新しい条項が追加されました。
プラスチック条約交渉の失敗
プラスチック汚染を終わらせるための世界初の協定を目指した国連環境総会での交渉も停滞しました。
この条約は、2024年12月に韓国の釜山で最終合意に向けた会議で締結される予定でした。
「高い志」を持つ国々の連合は、石油由来の新しいプラスチックの生産を制限することを目指しましたが、石油生産国の反対に遭い、この取り組みは阻止されました。
すべての国がリサイクルと廃棄物管理の改善の必要性については同意しましたが、生産制限についての必要な合意が得られず、交渉者たちは何の成果も得られないまま会議を終えました。
環境問題に対する国際的な協力の必要性が高まる中、こうした交渉の停滞は深刻な影響を及ぼす可能性があります。
まとめと感想
2024年も、科学の進歩と挫折が交互に訪れた年といえそうです。
個人的に興味があるのは、HIV薬とCAR-T細胞療法の進展でした。
特にCAR-Tは、神経変性疾患にも応用できるのではないかと動いている研究者達もいるので、今後も注目していきたいです。
また、宇宙科学の技術的偉業や、古代DNAの家族のつながりの解明は、夢や想像力がふくらみ、大変興味深く読みました。
一方で、不安が募るニュースも。
トランプ氏の再選による今後の不安要素や、戦争や経済混乱などは、科学界への影響というより、全世界にとって大きな懸念事項だと思います。
また、環境問題に関する交渉の停滞……みんなのためにすべきことはわかっていても、自分たちの利益を優先してしまう……人間の性なのでしょうが、つらく感じてしまいます。
来年は、もっと明るいニュースでいっぱいになりますように……。
