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アルツハイマー病の組織病変をズームイン | 理化学研究所
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図1 ScaleSによるマウス成体脳の透明化
生後10週齢のマウスの大脳を２つの半球に分け、片一方にScaleS処理を施した（図上左）。図上右は、リン酸バッファ(PBS(-))に浸漬したままの半球。透明脳半球から切り出したスライスは
歪むことなく直立した（図下）。
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図2 アルツハイマー病モデルマウスの脳で観察されるアミロイド斑
36週齢（左）、72週齢（右）のモデルマウスの大脳半球にScaleS, AbScale, ChemScaleを適用し、アミロイド斑を抗Ab抗体とPP-BTA-1で蛍光標識して観察（それぞれ緑と赤で表示）。
挿入図（右）は、1アミロイド斑の高倍率画像。
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図3 アミロイド斑とミクログリアとの相互作用
80週齢のモデルマウスの脳にScaleS, AbScaleを適用。アミロイド斑を抗Ab抗体で、ミクログリアを抗Iba1抗体で蛍光標識（それぞれ緑と赤で表示）。(a) 両者間距離を3次元空間で計測する
プログラムを作成。(b) 隣り合う2アミロイド斑。#2には多くのミクログリアが絡まっている。
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図4 1つのアミロイド斑をさまざまな空間解像度で観察
(a)～(f) 56週齢のアルツハイマー病モデルマウスの透明大脳半球において、蛍光標識したアミロイド斑を観察、そのうちの一つに照準設定。トリミングと復元（PBS(-)による浸漬）などを行って、
光顕および電顕による高解像度観察を施行。(g) 電子顕微鏡画像。アミロイド斑（中央の黒ずんだ領域）の周囲に観察される興奮性シナプス（黄色の丸）は高密度で検出された。
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図5 ヒト死後脳における核化アミロイド斑とびまん性アミロイド斑
84歳（女性）の患者脳に検出された通常の核化アミロイド斑（ミクログリアとの相互作用無：左、有：右）。82際（男性）の患者脳に検出されたびまん性アミロイド斑（ミクログリアとの相互作用無：
左、有：右）。びまん性アミロイド斑は、3次元画像データのre-sectioningによって検出された。統計的解析の結果、びまん性アミロイド斑が高確率でミクログリアと相互作用し、炎症を思わせる
所見を示した。
要旨
理化学研究所脳科学総合研究センター細胞機能探索技術開発チームの宮脇敦史チームリーダー、濱裕専門職研究員、並木香奈研究員らの共同研究グループ※は、生体組織を抗体や
色素で染色し微細構造を保ちながら透明化する新しい技術を確立しました。この技術を使って、アルツハイマー病[1]モデルマウスの加齢脳やアルツハイマー病患者の死後脳における
アミロイド斑[2]を、異なる空間解像度で定量的に観察することが可能となりました。
2011年、理研の細胞機能探索技術開発チームは、生物サンプルを透明にする尿素含有試薬ScaleA2を開発し、サンプルを傷つけることなく表面から数ミリの深部を高精細に観察できる技術
Scaleを開発しました注1）。しかしScaleA2は、処理時間が長く組織が膨潤してしまうなどの問題点がありました。そこで、共同研究チームは、尿素とソルビトール[3]を主成分とする透明化試薬
ScaleSを開発し、より速く透明化し、より本来の微細構造を保てるように改良しました。さらに、3次元組織を抗体や色素で染色する技術「AbScale」、「ChemScale」を開発し、ScaleSと
併せることで、アルツハイマー病モデルマウスの加齢脳やアルツハイマー病患者の死後脳における組織病変をさまざまな空間解像度で定量的に観察することを可能にしました。その結果、
アルツハイマー病の早期に生じるアミロイド斑の炎症性の特徴を明らかにしました。
これらの知見は、アルツハイマー病発症前の早期診断法の開発につながる可能性があります。また今回開発した透明化技術によって、多くの脳疾患の組織病変の詳細な解析が可能になると
期待できます。
本研究成果は、文部科学省『革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト』（平成27年度から日本医療研究開発機構へ移管）の一環として行われ、国際科学雑誌
『Nature Neuroscience』への掲載に先立ち、オンライン版（9月14日付け）に掲載される予定です。
（以下略）