脳ダイナミクスの高速体積イメージングのための調整可能なベッセルビーム二光子蛍光顕微鏡
Tunable Bessel beam two-photon fluorescence microscopy for high-speed volumetric imaging of brain dynamics
脳の高速体積イメージングは、細胞イベントと組織レベルの機能を結びつけるために不可欠である。本研究では、コンパクト、低コスト、汎用性の高い、 intravital 脳イメージングプラットフォームである調整可能なベッセルビーム二光子蛍光顕微鏡(tBessel-TPFM)を発表する。tBessel-TPFMは、軸方向に長いベッセル焦点により、従来の二光子蛍光顕微鏡(TPFM)と比較して約100倍高速な取得レートとモーションアーチファクトの低減を実現する。ベッセル焦点の調整可能性を利用し、正常および虚血性脳卒中マウスにおける脳血流と神経血管連関の定量マッピングに適用した。さらに、3D標的オプトジェネティック刺激と組み合わせることで、神経接続性の体積マッピングを実現した。また、単一細胞レーザーアブレーション後のミクログリアプロセスダイナミクスを追跡し、多様な神経免疫応答を明らかにした。tBessel-TPFMは、高速性、深部浸透性、調整可能なサンプリング、マルチモーダル摂動を組み合わせることで、血管生理学、機能的接続性、神経免疫相互作用など、幅広い神経生物学的調査を可能にする。
- 調整可能ベッセルビーム二光子蛍光顕微鏡(tBessel-TPFM)の開発により、従来の二光子顕微鏡比で約100倍高速な脳体積イメージングが実現
- 正常および虚血性脳卒中マウスにおける脳血流と神経血管連関の定量マッピングに適用
- 3D標的オプトジェネティック刺激との組み合わせによる神経接続性の体積マッピングを実現
- 単一細胞レーザーアブレーション後のミクログリアプロセスダイナミクス追跡により神経免疫応答を解明
本論文で報告された調整可能ベッセルビーム二光子蛍光顕微鏡(tBessel-TPFM)は、脳の高速体積イメージングを約100倍高速化する技術であり、神経科学基礎研究の強力なツールとなる。直接的な企業製品や商業化には至っていないが、創薬スクリーニングや脳疾患診断デバイスへの応用が進めば、ライフサイエンスツール市場において顕微鏡メーカーや神経科学ベンチャーへの投資機会につながる可能性がある。現時点では学術研究段階であり、実用化までの期間や規制ハードルを考慮する必要がある。