九大ら,神経細胞を明るくカラフルに染めることに成功

九州大学と理化学研究所は,蛍光タンパク質を用いて神経回路を明るくカラフルに染色し,神経回路のつながり方を明らかにする新しい手法「Tetbow法」を開発した(ニュースリリース)。

我々の脳機能は,膨大な数の神経細胞がつながった神経回路によって生み出されるが,一つ一つの神経細胞を区別してその配線様式を明らかにすることは容易ではない。2007年に個々の神経細胞に異なる色の蛍光タンパク質を異なる組み合わせで発現させ,個々の神経細胞を区別して蛍光標識するBrainbow法が開発された。しかし,この方法は輝度が十分ではなく,神経細胞の配線の全貌を明らかにすることが困難だった。

そこで研究グループは,従来の遺伝子プロモーター(DNAからRNAへの転写を制御する,遺伝子上流のDNA領域)よりも蛍光タンパク質をたくさんつくりだすことができる,テトラサイクリン応答配列プロモーターを用いることで輝度の向上を実現した。テトラサイクリン応答配列プロモーターとは,大腸菌由来のDNA配列を改変して作られた人工的なプロモーター。大腸菌由来の転写因子を改変した人工転写因子tTAが結合すると転写が起こる。

また,汎用性を高めるためにプラスミドやウイルスベクターを用いて蛍光タンパク質遺伝子を導入する方法に最適化を行なった。さらに,蛍光タンパク質だけでなく,ケミカルタグと呼ばれる,そのままでは蛍光を発しないが,蛍光標識した基質を反応させることで蛍光標識が可能な分子なタンパク質を使い,合成色素での多色標識も実現した。

このTetbow法を用いると,個々の神経細胞を異なる色で,かつ高輝度で染色することが可能。研究グループが以前に開発した透明化試薬SeeDB2(組織透明化試薬。脳組織を数日浸けることで透明にすることができる)を用いると,蛍光輝度を最大限保ったまま脳標本を透明にし,神経細胞を立体的に観察することが可能となった。

たとえば,匂いの検出に関わる脳の嗅球の僧帽細胞の樹状突起が複雑に絡まり合う様子が可視化できたほか,大脳皮質の神経細胞においては,樹状突起や軸索の微細なシナプス構造までカラフルに浮かび上がらせることに成功した。実際にマウス嗅球の僧帽細胞では,樹状突起が複雑に配線する様子を立体的に可視化できたほか,数ミリメートル以上の長い軸索をカラフルに染めて追跡することができたという。

研究グループはこの研究により,蛍光顕微鏡を用いて神経回路の詳細な配線様式の研究を加速し,神経回路の作用機序や発達,精神疾患の神経回路基盤を明らかにする研究に貢献することが期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 東大など、世界初の光学マイクロニードルデバイスを開発

    東京大学、東京科学大学、英Bath大学、ナノ医療イノベーションセンター(iCONM)は、従来の酵素測定法の欠点を解決する光学マイクロニードルデバイスを世界ではじめて開発した(ニュースリリース)。 採血不要の臨床検査を可能…

    2026.01.14
  • 公大と兵県大、有機ホウ素錯体の蛍光色変化を超高圧下で観測

    大阪公立大学と兵庫県立大学は、分子内π-π相互作用が、圧力に対する蛍光色の可逆的変化(PFC)に与える影響を調べるため、シクロファン部位をもつ有機ホウ素錯体pCPHとpCP-iPrの単結晶をダイヤモンドアンビルセル(DA…

    2025.12.26
  • 理研、光でがんを選択的かつリアルタイムに可視化

    理化学研究所は、がん細胞で過剰に産生される代謝物アクロレインを利用し、がん細胞内でのみポリマーを自発的に合成できる革新的なポリマー化技術の開発に成功した(ニュースリリース)。 生体関連化学分野において、高分子材料は薬物送…

    2025.12.23
  • 新潟大,蛍光分光法で無花粉スギの簡易識別法を開発

    新潟大学の研究グループは,蛍光分光法を用いた無花粉スギの簡易識別技術を開発した(ニュースリリース)。 無花粉スギの花粉を飛ばさない性質は,雄性不稔遺伝子と呼ばれる1つの潜性遺伝子で決まる。そのため,両親から雄性不稔遺伝子…

    2025.10.01
  • 筑波大,神経細胞の構造を10倍の精度で3次元計測

    筑波大学の研究グループは,神経細胞の微細構造を高速かつ高精度に3次元計測する技術を開発した(ニュースリリース)。 脳は一つの神経細胞,またはシナプス結合を基本単位として構成され,それらの形態や構成要素の変化が情報処理の基…

    2025.09.17

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア