ウェアラブル顕微鏡がマウスの脊髄イメージングを進歩させる

2023 年 3 月 21 日

ウェアラブル顕微鏡がマウスの脊髄イメージングを進歩させる

ソークの科学者がウェアラブル顕微鏡を発明し、これまでアクセスできなかった領域にわたるマウス脊髄活動の高解像度のリアルタイム画像を生成

2023 年 3 月 21 日

ラホーヤ—脊髄はメッセンジャーとして機能し、脳と身体の間で信号を伝え、呼吸から動きまであらゆるものを調節します。 脊髄は痛みの信号を中継する上で重要な役割を果たすことが知られていますが、このプロセスが細胞レベルでどのように起こるかについての科学者の理解はテクノロジーによって限られています。 現在、ソークの科学者たちは、マウスの脊髄内で発生するシグナル伝達パターンについて前例のない洞察を可能にするウェアラブル顕微鏡を開発しました。

これらの技術の進歩については、 ネイチャー·コミュニケーションズ 21 年 2023 月 XNUMX 日、および ネイチャー·バイオテクノロジー 6年2023月XNUMX日に発表されるこの論文は、研究者が慢性的な痛み、かゆみ、筋萎縮性側索硬化症（ALS）、多発性硬化症（MS）などの健康な状況と病気の状況における感覚と運動の神経基盤をより深く理解するのに役立つだろう。

「これらの新しいウェアラブル顕微鏡を使用すると、他の高解像度技術ではアクセスできない領域や速度で、感覚や動きに関連する神経活動を観察できるようになります」と上級著者は述べています。 アクセル・ニンマーヤーン、准教授およびウェイト先端バイオフォトニクスセンター所長。 「当社のウェアラブル顕微鏡は、中枢神経系の研究でできることを根本的に変えます。」

ウェアラブル顕微鏡の幅は約 XNUMX ミリメートルと XNUMX ミリメートル (小指または人間の脊髄の幅とほぼ同じ) で、これまでアクセスできなかった脊椎領域にわたって、高解像度、高コントラスト、マルチカラーの画像をリアルタイムで提供します。コード。 この新しい技術は、組織の関心領域の近くに配置される小さな反射ガラス要素であるマイクロプリズムインプラントと組み合わせることができます。

「マイクロプリズムによりイメージングの深度が増すため、これまで到達できなかった細胞を初めて観察できるようになります。 また、組織の乱れを最小限に抑えながら、さまざまな深さの細胞を同時に画像化することもできます」と、研究の XNUMX つの共同筆頭著者であり、ニンマーヤーン研究室の研究者であるエリン・ケアリー氏は述べています。

ニンマーヤーン研究室の元博士研究員であり、両方の研究の共同筆頭著者であるパベル・シェクトマイスター氏も、次のように同意します。 当社のウェアラブル顕微鏡はマウスで持ち運べるほど軽く、これまで不可能と考えられていた測定が可能になります。」

ニンマーヤーン氏のチームは、新しい顕微鏡を使用して、中枢神経系に関する新しい情報を収集するためにその技術を応用し始めました。 特に、彼らは脊髄内の星形の非神経グリア細胞であるアストロサイトを画像化したいと考えていました。 以前の仕事 細胞が痛みの処理に予期せぬ関与をしていることを示唆した。

研究チームは、マウスの尾を絞ると星状膠細胞が活性化され、脊髄部分全体に協調した信号が送られることを発見した。 新しい顕微鏡が発明されるまでは、星状細胞の活動がどのようなものであるか、あるいはどのようなものであるかを知ることは不可能でした。 どれか 細胞活動は、動いている動物の脊髄領域全体のように見えました。

「いつ、どこで痛みの信号が発生し、どの細胞がこのプロセスに関与しているかを視覚化できるため、治療介入をテストし、設計することができます」と、研究の一つの共同筆頭著者であり、ニンマーヤーン研究室の研究者であるダニエラ・ドゥアルテ氏は言う。 「これらの新しい顕微鏡は、痛みの研究に革命をもたらす可能性があります。」

ニンマーヤーン氏のチームはすでに、さまざまな痛みの状態で脊髄のニューロン活動と非ニューロン活動がどのように変化するのか、またさまざまな治療法が異常な細胞活動をどのように制御するのかの調査を開始している。

他の著者には、Alexander Ngo、Grace Gao、Nicholas A. Nelson、Jack A. Olmstead、および Charles L. Clark of Salk が含まれます。

この研究は、国立衛生研究所 (R01NS108034、U19NS112959、U19NS123719、U01NS103522、および F31NS120619)、国立衛生研究所トレーニング助成金 (T32/CMG)、ソル ゴールドマン慈善信託、C. および L. グリーンフィールドの支援を受けました。ローズヒルズ財団大学院フェローシップ、バート＆エセル・アギンスキー研究奨学生賞、カブリ・ヘリンスキー基金大学院フェローシップ、およびソーク・イノベーション助成金。

詳細は

雑誌のタイトル: ネイチャー·コミュニケーションズ
論文タイトル: 行動マウスの脊髄における多重層膜横断イメージング
著者: Pavel Shekhtmeyster、Erin M. Carey、Daniela Duarte、Alexander Ngo、Grace Gao、Nicholas A. Nelson、Charles L. Clark、Axel Nimmerjahn
DOI： 10.1038/s41467-023-36959-2

雑誌のタイトル: ネイチャー·バイオテクノロジー
論文タイトル: 行動マウスの脊髄における分節横断イメージング
著者: Pavel Shekhtmeyster、Daniela Duarte、Erin M. Carey、Alexander Ngo、Grace Gao、Jack A. Olmstead、Nicholas A. Nelson、Axel Nimmerjahn
DOI： 10.1038/s41587-023-01700-3