哺乳類の多細胞組織や器官をex vivoで生きたまま解析可能な透明化法の開発

开发一种透明化方法，能够对活体哺乳动物多细胞组织和器官进行离体分析

基本信息

批准号：
22K18373
负责人：
稲垣成矩
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18373/
关键词：
組織透明化法蛍光イメージング大規模計測

项目摘要

我々の体は、細胞、組織、器官、個体という異なる階層によって構成されている。微視的には、様々な種類の細胞が協調して働くことで、形態的・機能的に特有な組織、さらには器官を形成している。そして巨視的には、器官系が連動することで、個体レベルの生命現象が生じる。従って、動物個体レベルの生命現象を理解するためには、まず組織・器官全体の機能を、そしてゆくゆくは複数器官のネットワークを、単一細胞レベルの分解能で記述する必要がある。近年、固定標本においては、蛍光イメージングに適した組織透明化法が多数開発され、組織・器官全体の大規模な観察が可能になっている。組織透明化法では、高屈折率溶液（屈折率調整剤）を用いて、標本中の屈折率を均一化することで光散乱を抑制する。しかし、屈折率調整や脱脂処理等が極めて高い細胞毒性を生じることから、生きた組織を透明化すること（ライブ透明化）は困難であった。そのため、従来の手法は固定組織の解析に限定されており、動的な生命現象のスナップショットしか捉えることができなかった。そこで本研究では、組織・器官規模の生命現象をex vivoで解析可能なライブ透明化法の開発を行った。まず生体機能に干渉しない屈折率調整剤を開発するため、培養細胞の増殖速度を指標に、試薬のスクリーニングを行った。ほとんどの試薬が培養細胞の増殖を阻害したのに対し、唯一、試薬Xは、細胞の増殖を阻害することがなかった。また試薬Xを用いて屈折率を調製することで、培養細胞や急性脳スライスを透明化できることが分かった。

我们的身体由不同的层次组成：细胞、组织、器官和个体。在显微镜下，各种类型的细胞共同作用，形成形态和功能独特的组织和器官。宏观上，当器官系统协同工作时，生物现象发生在个体层面。因此，为了理解动物个体水平上的生物现象，首先需要在单个细胞的分辨率上描述整个组织和器官的功能，并最终描述多个器官的网络。近年来，针对固定标本开发了许多适合荧光成像的组织透明化方法，使得对大尺度组织和器官的整体观察成为可能。在组织透明法中，通过使用高折射率溶液（折射率调节剂）来抑制光散射，以使样本中的折射率均匀。然而，由于折射率调整、脱脂等处理会导致极高的细胞毒性，因此使活体组织透明化（活体透明化）一直很困难。因此，传统方法仅限于分析固定组织，只能捕获动态生物现象的快照。因此，在这项研究中，我们开发了一种实时透明方法，可以对组织/器官规模的生物现象进行离体分析。首先，为了开发一种不干扰生物功能的折射率调节剂，我们以培养细胞的生长速度为指标来筛选试剂。虽然大多数试剂都会抑制培养细胞的生长，但只有试剂 X 不会抑制细胞生长。研究还发现，通过使用试剂X调整折射率，可以使培养细胞和急性脑切片变得透明。