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2014年4月19日 (土)

成体の脳を透明化し1細胞解像度で観察する新技術を開発 -アミノアルコールを含む化合物カクテルと画像解析に基づく「CUBIC」技術を実現-

2014年4月18日
独立行政法人理化学研究所
独立行政法人科学技術振興機構
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 脳は神経細胞の複雑なネットワークで
構成され、さまざまな生体機能を
コントロールしています。
 
 こうした機能を理解するには、1つひとつ
の細胞を調べるだけではなく、有機的な
つながりを持つシステムとして解析する
ことが必要です。
 
 このようなシステム生物学的なアプローチ
の1つとして、脳全体の神経ネットワーク
や遺伝子の働きを1つの細胞単位の解像度
で、かつ3次元画像としてとらえるための
イメージング技術が注目されています。
 
 脳のような大きな組織を3次元画像で
高速に取得するには特殊な顕微鏡
「シート照明顕微鏡」が適しています。
 
 しかし、この顕微鏡を使うにはサンプル
(試料)がほぼ完全に透明である必要が
あります。
 
 これまでも、動物の脳を透明化し3次元
イメージングする手法がありましたが、
蛍光シグナルの保存性の問題、複数の
サンプルを同等に透明化できる再現性の
問題、透明度の問題などさまざまな問題が
ありました。
 
 そこで、理研の研究グループは、
こうした問題をすべて同時に解決できる
透明化手法の開発に取り組みました。
 
 研究グループは、脳内遺伝子の機能や
神経ネットワークの網羅的な解析を行う
ための一連の基盤技術としての開発を
目指しました。
 
 この基盤技術は
①脳全体のより高度な透明化
②高速な3次元イメージング用顕微鏡を
 用いた1細胞解像度の全脳イメージ
③異なる試料間でも重ね合わせて定量的
なシグナル比較を行うための情報科学的
解析、
 
 の3つのステップで構成されます。
 
 研究グループはこの基盤技術を
「CUBIC(キュービック)」と名付け
ました。
 
 CUBICの第1ステップとして、新たに開発
した化合物スクリーニング法によって
40種類の化合物を探索し、アミノアルコール
が生体脳の尿素処理による透明化を促進する
ことを発見しました。
 
 これを使い、難易度が高かった成体マウス
の全脳をより高度に透明化する試薬の作製
に成功しました。
 
 これにより第2のステップでシート照明
顕微鏡の利用が可能となり、1細胞解像度
でマウス全脳イメージを1時間ほどで取得
できるようになりました。
 
 さらに第3ステップである脳全体の解剖
学的な構造を取得するための染色方法も
開発しました。
 
 これで得た解剖学的な構造情報を利用
して、取得した3次元全脳イメージを
標準化し、異なる脳サンプルの比較が
できるようになりました。
 
 CUBICはマウス脳だけでなく小型のサル
の脳にも適用可能で、遺伝学的に
組み込んだ蛍光タンパク質を検出できる
だけでなく、免疫組織化学的な解析にも
適応できます。
 
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 すごいですね。
 
 今後に期待です。 
 
 この発表の続編ということかな?
2013年6月25日

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