理化学研究所(理研)と東京大学は11月7日、マウスの全身および臓器を丸ごと透明化し、1細胞解像度で観察することを可能とする技術を開発したと発表した。

同成果は理研生命システム研究センター 細胞デザインコアの上田泰己 コア長、同 田井中一貴 元研究員(現 東京大学大学院医学系研究科機能生物学専攻薬理学講座システムズ薬理学分野講師)、同大学大学院医学系研究科機能生物学専攻薬理学講座システムズ薬理学分野の久保田晋平 日本学術振興会特別研究員らのによるもの。11月6日付け(現地時間)の米・科学誌「Cell」に掲載された。

免疫疾患やがんなどは、わずか1細胞の変化が、細胞ネットワークを通じて生命システム全体に重大な結果をもたらすことが知られている。個体全身を1細胞解像度で解析できる技術が確立されれば、既存の技術では検出困難な病態の初期過程のネットワーク構造を明らかにする上で、有効なアプローチとなると考えられている。

同研究グループは、これまでの研究で全脳イメージング・解析技術「CUBIC」を実現しており、マウスとサルの脳を透明化することに成功していた。脳においては脂質の除去と屈折率の均一化により透明度の高いサンプルを得ることができるが、心臓や肝臓などの臓器では血液中の赤色色素「ヘム」など生体色素の脱色が必要で、その効果的な手法はこれまで開発されていなかった。

今回の研究では、「CUBIC」の透明化試薬が「ヘム」を溶出し、組織の脱色を促進することが判明。希釈した試験薬を血液に循環させるなどして10日～2週間でマウスを丸ごと透明化する技術の開発に成功した。また、透明化した臓器や個体をシート照明型蛍光顕微鏡で観察することで、1細胞解像度の3次元イメージングデータの取得に成功したという。

マウスを透明化した様子。左が幼児マウスで、右が成体マウス。

臓器と個体を丸ごとイメージングした様子

同技術によって、遺伝学的に組み込んだ蛍光タンパク質だけでなく、臓器や個体の解剖学的な構造を取得するための核染色剤の可視化も可能だとのことで、同研究グループは「個体レベルの生命現象とその動作原理を対象とする『個体レベルのシステム生物学』の実現に1歩近づき、生物学のみならず、医学分野においても大きな貢献をもたらすと期待できる」とコメントしている。