新潟大ら,頭蓋骨を透明化するシースルー法を開発

著者: 梅村 舞香

新潟大学と理化学研究所は,生きている動物の頭蓋骨を観察するときだけ高度に透明化して脳内を非侵襲的に観察するための頭蓋骨透明化技術「シースルー法」を開発した(ニュースリリース)。

行動や疾患に伴い,脳内では何が起きているのか。この根源的な問いに迫るため,世界中の研究者が生きている動物の脳を顕微鏡で観察しようと試みている。

しかし,脳は不透明な頭蓋骨に囲まれており,観察は容易ではない。多くの場合では頭蓋骨を取り除き,代わりに透明なガラスを埋め込む手術が必要だが,頭蓋骨の除去は脳圧の変動や炎症反応を引き起こしやすく,生理的とは言えない状態での観察につながる。

また,手術には高度な技術と熟練を要し,成功率と安全性に限界がある。もし頭蓋骨を安全かつ簡便に透明化できればこれらの問題は一挙に解決するが,頭蓋骨を高度に透明化でき,かつ生きている動物に安全に適用できる組織透明化技術はこれまでなかった。

研究グループは,1,600種類を超える化合物を理論的・実験的にスクリーニングすることで,生きている動物に安全に適用できる頭蓋骨透明化技術「シースルー法」の開発に成功した。

シースルー法は,従来法を大きく上回る透明化効率および生体適合性を併せ持つ試薬を頭蓋骨に塗布するだけで適用できる極めてシンプルな手法であり,1時間以内にマウスの頭蓋骨を95%以上の高効率で透明化できるという。

この手法は,観察したいときだけ頭蓋骨を透明にし,観察後には元の状態に復元できる可逆性を特長としている。実際,シースルー法は生きているマウスに簡便かつ安全に適用でき,脳内の細胞の形態・活動,さらには分子の動態をマイクロメートルレベルの精度で観察できることを示した。

さらに,大脳を覆う頭蓋骨の大部分を透明化して約3,000個の神経細胞の活動をミリ秒単位で観察することで,脳内の神経ネットワークの動態を大規模かつ詳細に観察することに成功した。

研究グループは,誰もが簡便に頭蓋骨を高度に透明化できるようになったことで,脳イメージング研究の普及と発展が加速することが期待されるとしている。

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