高速原子間力顕微鏡（HS-AFM）と溶液中の分子を調べる手法を組み合わせ、糖鎖をつくる酵素が、硬い二量体から柔軟に動く集合体まで、多彩な姿と動きを示すことを明らかにしました。POMGNT2は2分子が組になった硬い二量体を保つ一方、LARGE1は分子内の部分同士が柔軟に動き、濃度によって分子の集まり方も変わりました。K4CPでは、分子内の部分同士が大きく開閉する様子を捉えました。これらの発見は、糖鎖合成酵素の形や動きの多様性を明らかにするとともに、分子の硬さや柔軟さが、それぞれの酵素の働きを支える可能性を示しています。

大型犬の方が小型犬より寿命が短い傾向があるのはなぜか。約900頭の犬を対象とした新しい研究によると、その答えは犬のエピゲノムに書き込まれていると考えられる。今回の研究結果から、大型犬やオス犬は、X染色体や転移因子（TE）でDNAメチル化（DNAm）が顕著になり、分子老化が加速していることが明らかになった。老化は普遍的プロセスであるが、その速度と生物学的メカニズムは個体間や種間で大きく異なる。飼い犬は、体の大きさによって寿命が大きく異なるため、老化についての生物学の解明に特に有用なモデルである。例えば、小型犬種は大型犬種より約2倍長く生きることもある。更にペットとなれば、人間と同じ環境で暮らし、市販のフードを食べ、定期的に医療を受けているため、遺伝的背景や環境曝露が老化を進める仕組みの研究にとって適切なトランスレーショナルモデルになる。しかし、体の大きさや生物学的性といった内在性の要因が犬の老化と寿命のばらつきにどう影響するかは依然としてわかっていない。これまでの研究で、DNAmは生物学的老化の有用な指標であること、また、「エピジェネティック時計」は生物学的老化を加速したり減速したりする要因を解明する手段であることが示されている。 Blaise MarinerらはDog Aging Projectの894頭の犬集団から1,640のメチロームを生成し、これらの分子データを詳細な遺伝子及び個体群統計データと組み合わせた。その結果、最も急速な分子老化は生涯の初期に起こっていることを発見した。更に、大型犬とオス犬 - どちらも小型犬とメス犬より短命 - は分子レベルでの老化が早かった。Marinerらは、これらの結果の根底にある様々なエピジェネティックパターンを特定した。その結果によると、性別が関係するメチル化の変化はX染色体上に集中し、一方、体の大きさが関係する変化はゲノムの安定性と遺伝子の調節に影響しうるDNAの領域、つまりTEにおいて特に顕著であったという。

ワクチン接種後に発熱するかどうかの決定にヒトのマイクロバイオームが関与している可能性があることが、新しい研究で示された。この知見は、将来的に、マイクロバイオームそしておそらく食生活を標的とすることで、ワクチンによる免疫防御効果を損なわずにワクチンに関連する炎症を軽減できる可能性があることを示唆している。ワクチンは公衆衛生を確保するための重要な手段であるが、免疫反応や副作用には大きな個人差がある。発熱やインフルエンザ様症状は、ワクチン接種後に最もよくみられる副反応の一つであり、特にmRNAワクチンや脂質ナノ粒子ワクチンで多くみられる。このような反応は、将来のワクチン接種を躊躇させ、ワクチン接種へのためらいや不信感を引きおこす可能性がある。しかし、ワクチン接種を受けたすべての人が発熱するわけではなく、発熱する人は複数回の接種によって発熱する傾向があり、発熱に関する個々のリスク因子の重要性が示唆されている。このような違いの理由はよくわかっていない。 本研究で、Kelsey Huusらは、免疫活性に影響を及ぼすことが知られている腸マイクロバイオームが、これらの反応の発現に関与しているのではないかと考えた。この仮説を検証するため、Huusらは、健康成人171名を対象に、SARS-CoV-2に対するmRNAワクチン接種前後の便中マイクロバイオーム、体温、および血液に基づく免疫マーカーのプロファイルを解析した。その結果、特定の腸内細菌、特にLachnospiraceae科の細菌がフラジェリンを産生し、これにより免疫炎症経路が活性化され、ワクチンに関連した反応が増強されうることが示された。ワクチン接種前の腸の炎症が大きかった人、または腸内のフラジェリン発現レベルが高かった人には、ワクチン誘発性発熱が生じる傾向がみられた。さらにHuusらは、工業化社会での食事がこの炎症活性を促進する可能性があることを明らかにした。ベジタリアン食は発熱の軽減に寄与するマイクロバイオームの特徴と相関する傾向があり、一方、未加工の植物性食品の摂取量が少ないことや脂肪や加工食品の摂取量が多い食事は、発熱に関連する炎症性マイクロバイオームと関連していた。食事を変更すると、マイクロバイオームの組成とそれに関連するワクチン反応がともに変化した。重要なことに、Huusらは、フラジェリン、炎症および食事は、ワクチンに対する抗体反応に影響を及ぼさないことを明らかにしている。このことは、マイクロバイオームによって引き起こされる炎症が、必ずしも免疫に影響を与えることなくワクチンの副作用を増加させることを示唆している。「食事、微生物生態系、および代謝状態は不変ではない。将来的には、ワクチンそのものが計画的に作製されるのと同じように、人々も計画的にワクチン接種に備えるようになるかもしれない。」と、関連するPerspectiveでBali Pulendranは述べている。

古代の海面変動により、地球がジュラ紀と白亜紀に急速な「真の極移動（TPW）」という現象を経験したことを示す新たなエビデンスが得られた。「これらの発見によって、TPWは無視できるほど、若しくは一貫して遅いという見解に異議が唱えられるとともに、TPWは海面変動、そしておそらく他の地球環境や生物学的ダイナミクスをも一時的に制御すると見なす必要があることが強調された」と論文の著者らは述べている。地球は完全な球体ではないため、その地軸は地球上の質量の分布によって自然にバランスが保たれている。大陸移動のようなテクトニック及びマントルプロセスで質量分布が変わると、このバランスは崩れ、それによって、固体地球がその地軸に対して向きを変えることがある。真の極移動として知られる現象である。TPWの間、地殻とマントルは地軸に対して効率的に移動し、一方、核と気候帯は地軸に固定されたまま残る。したがって、大規模若しくは急速なTPW現象によって、気候、生物圏、地球の磁場は大きく変化しうる。しかし、過去に急速なTPWが発生したかどうかを判断するのは、地殻運動の痕跡とTPWの痕跡が似ていることがあるため、難しい。これまでの研究では、TPWは無視できるほど、若しくは遅いという見解から、急速で大規模な方向転換が短期間に発生したという見解まで、相反する解釈しか得られていない。 Mathew Domeierらは今回、古代の海面変動を調査することで急速なTPWを検出する新しい方法を採用している。TPWは予測可能な地球規模の大陸海進及び海退パターンを引き起こすことから、Domeierらは1,000万年間隔のこれらの変化の地図を分析するとともに、統計モデルを使用して、過去3億2,000万年にわたる急速なTPWと一致するパターンを特定した。その分析により、顕著なTPWのシグナルのある期間が4つ、明らかになった。白亜紀中期（1億から9,000万年前）、ジュラ紀後期から白亜紀前期（1億5,000万年から1億4,000万年前）などである。 これらの発見は、急速なTPWを示唆したこれまでの古地磁気及びプレート運動の研究をおおむね裏付けるものである。更に今回の発見では、新生代の大半での急速なTPWを示すエビデンスはほぼ得られず、また、石炭紀後期とペルム紀に主にTPWによって超大陸パンゲアの急速な北方移動が引き起こされたという見解を裏付ける有意なシグナルも得られなかったことから、出されている解釈に疑問が投げ掛けられている。

従来の医学研究は男性参加者に大きく比重をおいており、その結果が女性や小児に一般化されることが多かった。そもそも女性の健康について論じられる場合、その中心は主に生殖に関することである。Scienceの本特別号では、4本のReviewと1本のPerspectiveにおいて、女性の健康に関する決定的なギャップを埋めることを目的とした研究を取り上げた。「全体的にみて、女性の健康と性別による生物学的な差異は、生殖の問題をはるかに超えており、それらが生涯を通じて、また様々な医学的状態において影響を及ぼすことが、ますます明らかになってきている」と、ScienceのSenior EditorであるYevgenia Nusinovichらは記している。 非常に多くの女性、特に若年の女性は、とりわけ疼痛性障害に悩まされている割合が高いことが、以前から認識されている。機能性疼痛性障害を有している割合は、女性の方が男性よりも約二倍多く、一部の障害ではより大きな差がみられる。持続性の疼痛は、特に骨盤に関わる場合は消耗性となることがあり、腸や膀胱、生殖器などを侵す疾患、例えば過敏性腸症候群（IBS）、子宮内膜症、外陰部痛などは予想外の症状を引き起こす場合がある。このReviewでArchana Venkataramanらは、これらの障害の理解における最近の進歩について、性ホルモン、免疫 - 神経相互作用、腸内細菌叢や内因性鎮痛経路の役割に焦点を当てながら総括している。例えば、思春期から始まる卵巣ホルモンの変動は、重要な寄与因子と思われると、著者らは述べている。女性の体においてホルモンシグナルがいかなる相互作用によって性差を生み出すかを明らかにしようとする研究が増大しつつあるが、女性において幅広く存在する疼痛の負担と、これを解明し治療するための科学的取り組みとの間には依然として大きなギャップが存在する。「女性たちは、自分たちの苦しみに対する『それは気のせいだよ』という定型化された返事をなくすような、また症状の発現から診断／治療までの長い時間を短縮するような、そして最終的には疾患治療を目的とした疼痛の発症機序に基づく戦略を提供するために役立つような具体的な解答を切実に待ち望んでいる」と、著者らは記している。 閉経に関しては、全人類の半数を占める女性において非常に大きな影響を及ぼし、女性の生涯のおよそ40％を占めるにもかかわらず、これまで十分な金銭的支援も十分な研究も行われてこなかった。二本目のReviewでLarua Gravelsinsらは、閉経の研究には大きな見直しが必要であり、閉経を移行期とする「一律対応」的な見方から、症状・時期・遺伝特性の違いやホルモン療法を視野に入れたプレシジョン・メディシンのアプローチへ移行しなければならないと論じている。著者らによれば、このような移行が行われれば、閉経の理解と閉経に対するホルモン療法との間に依然として持続するギャップに取り組む助けになる可能性があるという。「閉経を「単なる加齢」とする狭い見方は女性にとって害にほかならない」とGravelsinsらは記している。「閉経は体全体の、ホルモンによる変化であり、他の内因性のホルモン変化と同様、個々人において、その生物学的特性や人生経験に基づいて異なる影響をもたらす。」 三本目のReviewでDan CorralとYasmine Belkaidは、女性の体を妊娠に向けて準備させる上での免疫系の役割に関する最新の研究を取り上げている。妊娠は、成人期の女性において、女性の体のほとんど全ての器官における協調した変化を要する、最も長期間にわたる生理学的なリモデリングの一つを引き起こす。これらの変化は従来、ホルモンに起因するものと考えられてきたが、新たな研究により、免疫系が積極的にこのリモデリングを方向付け、妊娠だけに止まらずに広く健康に影響を及ぼすような仕方で、女性の体内組織のリプログラミングを行うことが示されている。しかし、その生物学的に大きな重要性にもかかわらず、この変化の基礎にあるメカニズムは依然として十分理解されておらず、これまでのところ十分な研究は行われていない。 Dena Dubalらによる四番目のReviewでは、XXおよびXY染色体が、加齢および疾患、例えば神経、免疫、がん、および心代謝の疾患にどのような影響を及ぼすかについて論じている。著者らによれば、これらに関する研究は総体的な結果において、性染色体の生物学的役割をプレシジョン・メディシンに取り入れることの重要性が浮き彫りにされており、今後の治療薬開発および臨床試験デザインにとって重要な意義を有するものだという。 1本のPerspectiveでMichael StoutとFrancesca Duncanは、卵巣が閉経後の健康に及ぼす影響について論じている。閉経後の卵巣はこれまで長いこと、一度その生殖機能を終えると基本的に休眠した器官と見なされてきた。しかし、卵巣は閉経後も数十年にわたって生物学的機能を有し続けることを示すエビデンスが増大している。閉経後の卵巣の機能を解明するため、また閉経後の卵巣切除が長期的な健康に影響を及ぼすか否かを明らかにするためには、さらなる研究が必要となろう。