2026年にその範囲を拡大したり、大規模に商業的に実現可能になる可能性のある科学的ブレークスルーは何でしょうか?CASサイエンスチームは、医薬品開発、再生可能エネルギー、スマート農業などを含む8つの新しいトレンドを特定しました。これらの分野での科学的なブレークスルーは、来年で最も影響力のある発展の一つとなるでしょう。これらの洞察は、人間ががキュレーションした世界最大規模の科学情報リポジトリであるCASコンテンツコレクションTMのリサーチに大きく依存しており、2026年のこれらのトレンドに関する見解を共有できることを嬉しく思います。
科学分野全体におけるこれらの重要な動向を振り返るに当たり、専門家パネルによるウェビナーの録画をご覧ください。CAS主任科学者たちが、このような科学的ブレークスルーの数々について議論しています。
小規模再生可能エネルギーシステムの拡張を進めるハイブリッド太陽電池
タンデム型ペロブスカイト太陽電池（ペロブスカイトとシリコンを組み合わせた太陽電池）の電力変換効率は34%を超え、既存の市販のシリコンベースのパネルが約24%であるのに対して、大幅に改善されています。これらの効率向上は、インターフェースパッシベーション、ルビジウムとセシウムによる組成調整、および安定性の向上における画期的な進歩によるものです。
したがって、ペロブスカイト-シリコン太陽電池は1平方メートルあたりの発電量を増やし、従来のPVが収まらない小さな屋根や車両などのスペース制約のある環境でも太陽光発電を実現可能にします。また、携帯型太陽光発電設備の開発も促進しています。
ハイブリッドタンデムは、既存のシリコンPVインフラストラクチャを置き換えるのではなく、その上に構築することで、商業化へのより迅速な道筋と、より多くのサプライチェーンオプションを提供します。一方、純粋なペロブスカイト太陽電池は劣化や安定性の課題に直面しています。ハイブリッド太陽電池メーカーはすでに大量生産に適した効率を達成しており、最初の商用バージョンは2026年に市場に登場すると予想されています。これらの最先端の革新により、携帯型太陽光発電はまもなく家庭や車両に拡大されるでしょう。
オピオイドフリーの鎮痛効果をもたらす標的型ナトリウムチャネル遮断薬
オピオイド関連の死亡者数はようやく減少し始めていますが、最新のデータによると、依然として5万人以上のアメリカ人がオピオイドの過剰摂取で死亡しています。これらの驚くべき数字にもかかわらず、中等度から重度の痛みに対する効果的で中毒性のない代替手段は、依然として見つかっていません。しかし、2025年1月にFDAがスゼトリジン（Journavax）を承認したことで、2026年にはオピオイドを使用しない鎮痛剤が大きな科学的進歩となるだろうという新たな期待が生まれています。
スゼトリジンは、末梢痛覚ニューロンにのみ存在するNaV1.8ナトリウムチャネルを選択的に遮断する新しいクラスの薬剤の最初のものです。中枢神経系に作用して依存性リスクを伴うオピオイドや、心臓や脳に影響を及ぼす従来のナトリウムチャネル遮断薬とは異なり、スゼトリギンは、他の組織に影響を与えずに、疼痛経路に対して 31,000 倍以上の選択性を実達成します。さらに、NaV1.8が唯一のターゲットではない可能性があり、研究者はNaV1.7やNaV1.9などの他のナトリウムチャネルのモジュレーターも調査しています。
臨床試験では、呼吸抑制、鎮静、乱用の可能性がなく、手術後および急性の痛みに対してオピオイドに匹敵する鎮痛効果があることが実証されました。現在、ファイザー、GSK、Vertex Pharmaceuticalsなどの複数の製薬会社が開発パイプラインを通じて同様のNaV1.8阻害剤の開発を進めており、これは疼痛管理における20年以上ぶりの大きな革新となります。
リサイクルの進歩により持続可能な衣料品が市場に近づく
繊維産業は年間 1億3200万トンの繊維を生産しており、これは25年前の生産量の2倍以上です。増加の大部分はポリエステルなどの化石燃料ベースの材料の使用によるもので、これも大量の廃棄物と二酸化炭素排出を生み出します。衣料品のサプライチェーンにおいて、リサイクル資源から作られた繊維はわずか8%です。その理由の1つは、多くの繊維製品が綿とポリエステルを分離できない方法で混紡しているためです。
Avantiumとアムステルダム大学の研究者は最近、この問題を解決する可能性のある画期的なリサイクルプロセスを開発しました。彼らの連続的な化学的なリサイクルでは、室温で高濃度の塩酸（43wt% HCI）を用いて、混合廃棄物繊維の綿とポリエステルを分離します。これまでに綿のグルコース回収率は75％、ポリエステルモノマーの回収率は78％を達成しています。この技術は2026年に実証プラントに移行し、2020年代末までに年間10万トンの商業規模での稼働を目指しています。
タイミングは重要です。2025年1月にオランダで施行された拡大生産者責任（EPR）規制により、ファッションブランドは繊維廃棄物処理の費用を支払うことが法的に義務付けられました。これにより、廃棄物をダウンサイクルや埋め立てではなく、バージン品質の材料に変換するリサイクル技術を採用するための即時の経済的インセンティブが生まれています。EPR法制化も繊維特有の規制とともに米国のさまざまな州で進められています。したがって、このリサイクルの革新は、持続可能な衣料品の生産者が繊維廃棄物の問題に取り組みながら、新たな要件を満たすのに役立つ可能性があります。
AIによるバイオマーカーの発見ががん治療の選択肢を進化させる
タンパク質、遺伝物質、エクソソームなどのバイオマーカーは、がんの早期発見において重要です。早期発見によりがんの生存率は高まりますが、AIを活用したテクノロジーによって検出の域を超えて予測まで進むことができるようになるかもしれません。
AstraZenecaとTempus AIによる最近の画期的な発見は、対照学習によって治療への反応を予測するバイオマーカーを発見できることを実証しました。同社の予測バイオマーカーモデリングフレームワーク（Predictive Biomarker Modeling Framework：PBMF）は、大規模言語モデル（LLM）、生成AI、従来の機械学習を組み込んだアンサンブルモデルを使用して、遡及的な免疫腫瘍学の臨床試験における患者選択を改善し、従来の設計よりも15％の生存率の向上をもたらしました。
この変化は、病気の特定から治療判断を正確に導くことまで、診断のより広範な再定義を示しています。研究者らはまた、例えば免疫チェックポイント阻害剤（ICI）免疫療法に対する反応を予測するために機械学習モデルを活用する研究でも進展を遂げています。我々は、2026年の主要な科学的トレンドの1つとして、これらの予測ツールへの継続的な投資と、AI駆動のがん治療のさらなる発展を期待しています。
再生可能エネルギー貯蔵の商業化を目的とした代替バッテリー技術
再生可能エネルギーへの移行を成功させるには、発電した電気を一度に数時間、あるいは数日間蓄電する必要があります。新しい材料科学の電池技術は、コストと材料の入手可能性において現在のリチウムイオン電池（LIB）を凌駕しており、2026年には、電力会社が必要とする規模で、いくつかの選択肢が商業化できるようになるでしょう。
- 金属空気電池：新しい電池技術では、リチウムのような供給制約のない豊富な金属を使用します。たとえば、鉄空気電池は鉄の可逆的な錆び現象を利用して作られています。2025年、Form Energyはこれらのバッテリーの大規模製造を開始し、鉄、水、空気などの豊富な無毒の材料を使用して数日間のエネルギー貯蔵を可能にしました。最大 100 時間電気を蓄える能力があり、化石燃料ベースのピーク時発電所を置き換え、再生可能エネルギー中心の電力網を安定させるのに十分な耐久性を備えています。もう一つの最近の進歩は、高いエネルギー密度と長い保存寿命を提供する亜鉛空気電池です。これらも環境に優しく、広く入手可能な材料を使用しています。
- 金属イオン電池：金属空気電池と同様に、金属イオン電池はリチウムに依存しないシンプルなサプライチェーンを持っています。ナトリウムイオン技術は、現在商業的な転換点に達しつつある一例です。これらのバッテリーは、LIBよりも放電率が高く、発火リスクが低く、極端に高温または低温の環境でも良好に機能します。その他の技術としては、LIBよりも安全で低コストな亜鉛イオン電池や、LIBのほぼ2倍の体積容量を持つマグネシウムイオン電池などがあります。
クリーンエネルギーは最近、世界の電力発電量の40%に達しており、エネルギーの移行が進むにつれて再生可能エネルギーの貯蔵が重要になります。バッテリーにおける科学的進歩は構造的な変化を示しています。蓄電された電気はもはや化石燃料の補助ではなく、現代の現実世界の電力インフラの基盤になりつつあります。
CRISPRによるゲノム編集農業がもたらす農業革新が食料安全保障のための耐乾性作物を実現
気候の変動が激しくなるにつれ、研究者たちは干ばつのストレス下でも成長できる作物を開発するために、植物の隠れた部分である根系に注目しています。チームはCRISPR/Cas9と塩基編集ツールを使用して、イネ、小麦、トウモロコシの根の構造遺伝子を改変し、収穫量を損なうことなく、より深く効率的な水分吸収を促進することに成功しました。これらの改良は根の角度や根の深さといった特性に焦点を当てており、植物がより深い土壌層の水分を利用できるようにします。
従来の育種ではこうした特性を修正するのに数十年かかることもありますが、遺伝子編集により、特定の地域に適した干ばつ耐性のある栽培品種を正確かつ迅速に開発することが可能です。この方法は、作物の他の遺伝子組み換え方法よりも問題が少ないです。
遺伝子組み換え生物（GMO）は異なる種の遺伝子を移入するもので、私たちの食糧供給源となる植物に予期せぬ影響が生じるのではないかと消費者が懸念しています。CRISPR技術は、植物の現在のゲノム内の遺伝子のみを変更し、他の種からの遺伝子を導入することはありません。
CRISPRで編集された植物の実地試験はすでに進行中で、初期の結果では収量が増加しています。規制の枠組みが進化し、気候変動の圧力が高まる中、根に焦点を当てた遺伝子編集技術は、長期的な気候変動対応型農業の基盤として台頭しつつあります。
無細胞バイオ製造によるポイントオブケア診断ツールの実現
2026年のバイオテクノロジーの主要な科学的トレンドの1つは、無細胞バイオ製造の開発です。これらのシステムは、生物や発酵タンクを使わずに、タンパク質、酵素、化学物質をオンデマンドで生産できます。
DARPAとNSFの資金提供を受けた米国の研究者は、モジュール式の凍結乾燥システムを構築しました。一方、LenioBioなどの世界的な企業は、創薬やワクチン開発を推進するために無細胞タンパク質生産システムを開発しています。ヨーロッパの大学も、機械学習がプロセスをさらに向上させる方法を研究しています。
これらの無細胞プラットフォームは、反応の区画化とエネルギー再生の進歩により、従来のシステムよりも高速で安定しており、拡張も容易です。生物学をバイオリアクターから切り離すことで、診断、治療、そして持続可能な材料のためのポータブルで、リアルタイム、プログラム可能な生産が可能になります。これは、生物学が必要なのに細胞がリスクとなるような場所でも適用可能です。
この新たな診断技術は、診療現場での治療薬創出、検査の迅速化、あるいは移動式検査機能の提供を通じて、特にリソースが限られた環境において緊急対応を改善する可能性があります。2026年には、これらのシステムはラボキットからパイロットプラットフォームにまで拡張され、ヘルスケア、産業用バイオ触媒、現場の製造など、さまざまな分野に応用が拡大する可能性があります。
自己修復インフラを可能にするIoTセンサーとスマートコーティング
腐食はグローバル経済に年間 2.5 兆ドル以上の損失をもたらし、橋梁、パイプライン、海洋構造には絶え間ない事後修理が必要です。モノのインターネット（IoT）の新興技術と既存の自己修復材料を組み合わせることは、2026年の材料科学における主要なブレークスルーであり、リアルタイムのデータ分析に基づいて、あらゆるタイプのインフラストラクチャの予知保全へと業界をシフトさせる可能性があります。規制圧力が高まるにつれて、この技術の産業界での導入が勢いを増しています。
シェルの安定性、制御放出メカニズム、修復剤化学などのマイクロカプセル工学の最近の進歩により、自己修復コーティングは工業用途に耐え、過酷な環境でも確実に機能するようになりました。損傷が発生すると、埋め込まれたマイクロカプセルが破裂し、ポリマー化して数時間以内に亀裂を封じる薬剤をリリースします。橋梁インフラ、洋上プラットフォーム、パイプラインネットワークでは、すでに初期の商業展開が進行中です。自己修復材料には、バイオメディカル用途など、他の用途もあります。
この自己修復材料とIoTセンサーの組み合わせは重要です。目に見えて劣化する前に微小な損傷を検出することで、重大な問題が発生する前にメンテナンスを行うことができ、安全性を高め、コストを削減しながらインフラの寿命を延ばすことができるためです。
これらの科学的進歩は、2026年が再生可能エネルギーの革新、グリーンケミストリー、バイオテクノロジーの進歩、精密医療、気候対応型農業にとって極めて重要な年になる可能性があることを示しています。CAS Insightsを購読して、2026 年以降に影響を与える可能性のある科学的ブレークスルーに関する最新情報を毎週受け取り、新たな科学トレンドの最新情報を入手しましょう。
