MITがこれまでに見たことのないような脳を観察する技術を発明

人間の脳に入り、それを変更することなく細部まで観察することは、神経科学の不可能な夢ですが、テクノロジーはそれを現実に近づけています。

のマサチューセッツ工科大学(MIT) は、大脳半球全体の鮮明な高解像度画像を取得し、あらゆる細部を処理して正確にラベル付けするためのいくつかの革新を組み合わせた新しい方法論をサイエンス誌に発表しました。

最初の近似として、研究者らは 2 人のドナーの脳をマッピングしました。1人はアルツハイマー病を患い、もう 1 人は健康です。これはこれから起こることの始まりにすぎません。

人間の脳の構造、細胞、分子の詳細を特徴付けることは、中枢神経系の機能と機能不全を理解するために非常に重要です。しかし、技術的な限界により、人間の脳を徹底的に分析することはできませんでした。

研究チームが使用した MEGAtome (機械的に強化された大型無摩耗振動トーム) は、多自由度 (DOF) システムのおかげで、超大型の生物学的システムの精密切断を可能にし、接続情報の損失を最小限に抑えました。自由）ブレードの振動制御を最適化します。

MEGAtome スライシングとライトシート イメージングにより、無傷のヒト脳冠状プラークやコホートスケールの動物臓器マトリックスなどの超大規模サンプルのハイスループット分子マッピングが容易になりました。

mELAST (壮大な絡み合いリンク拡張伸縮性組織ヒドロゲル) と呼ばれる統合されたヒドロゲルベースの組織処理法は、生体組織を弾性、透明、拡張可能なヒドロゲルに変換し、同時に内因性生体分子とナノスケールの細胞構造を保存しました。

mELAST は、無傷の人間の脳組織の高度に多重化されたマルチスケール イメージングを可能にしました。 UNSLICE (相互接続された切断繊維の終点をリンクすることによる切断組織の統合)は、細胞型特異的な免疫染色​​繊維を参照点として使用し、単一繊維レベルで切断された組織のブロックを再構築するためのプレート間の正確な位置合わせを容易にしました。

研究チームは、統合テクノロジープラットフォームを適用してヒトのアルツハイマー病（AD）の病理を複数のスケールで分析し、細胞型の分布、形態学的特徴、神経線維の配向、化学シナプスの分布の違いなど、多様な病理学的特徴を明らかにした。

さらに、UNSLICE を活用して、人間の脳における単一繊維解像度のスケーラブルな神経投影マッピングを実証し、病理学的タンパク質を発現する神経線維の投影パターンを明らかにしました。

使用される技術プラットフォームにより、前例のない解像度と速度で、人間の脳の規模で組織内の細胞の構造的および分子的表現型解析をスケーラブルかつ完全に統合することが可能になります。

研究チームは、このプラットフォームにより多数の人間や動物の脳の総合的な分析が可能になり、それによって種間の相同性、個体群の多様性、特定の疾患の特徴の理解が促進されると構想しています。

さらに、このアプローチにより、単一ニューロンのマッピングと分子発現プロファイルとの統合が可能になりました。この独特の特徴により、人間の脳における神経回路の構成原理とその特異な変化を解明することが可能となり、疾患メカニズムの理解が進むと考えられます。

ニュース参照:
Park J.、Wang J.、Gjesteby L.、他人間の脳のマルチスケール分子イメージングと表現型解析のための統合プラットフォーム。科学 (2024)。