2021 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
20K20593
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
塗谷 睦生 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (60453544)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
|
| Keywords | 組織内水 / 脳 / ケミカルイメージング / 分子動態 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
脳の機能が溶質であるイオンや生理活性物質によって制御されていることはよく理解されているが、加えて、それらの溶質の共通の溶媒である脳組織内の水の量や状態によって脳機能が強く制御されているという概念が近年提唱されるようになった。しかし、脳は光を通し難く、また、水はラベルが困難なため、脳組織内における水の可視化解析は非常に困難であった。本研究はこれらの問題を、組織透過性が高い近赤外光を用い、分子の固有振動を捉えることで可視化するラマン散乱顕微鏡を適用することで乗り越え、脳内水動態の可視化解析を図るものである。
研究２年目の本年度は、昨年度導入を行ったSRS（stimulated Raman scattering）シグナル検出系を備えたマルチモダル多光子顕微鏡システムを用い、脳スライス内での水と溶質の挙動の解析を試みた。昨年度の研究から、このシステムを用いることにより、水をSRSで、溶質である色素と細胞形態を蛍光により同時に検出できることが明らかとなった。本年度は、ラマン散乱により区別できる重水と軽水の置換を行うことにより、脳組織内への水の拡散を捉え、脳内水動態の解析を進めた。ここから、脳組織内において水の動きを捉えることに成功し、溶質との違いを定量的に解析することができることが明らかとなった。今後はこの詳細の解析を進めるとともに、様々な条件下における水・溶質動態の制御に関する知見の獲得を試みる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね当初の予定通りに研究が進んでいるため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の概要に記した通り、これまでに、脳組織内の水をSRSで、それと同時に細胞形態や溶質分子を蛍光分子の2光子励起により同時に可視化するマルチモダル多光子顕微鏡系が確立した。今後はこの独自のシステムを活かすことで、脳組織内における水と溶質の動態を捉え、その様々な条件下における変化などに関する知見の獲得を試みて行く。特に今後は、これまでの定性的な解析を超え、定量的な解析を進めて行く。これにより、脳組織内における水の動態を、溶質との定量的な比較をもって記述することを試みる。
脳組織内での水動態の解析のため、細胞外液を軽水（H2O）ベースのものから重水（D2O）ベースのものに変換し、各部位におけるSRSシグナルの強度変化をとらえることで、水の置換から水動態に関する知見を獲得する。これに併せて分子量や生理活性などの異なる様々な蛍光分子を細胞外液に導入し、水の流入と溶質の流入を同時に解析し、これらの関係を明らかにする。更に、細胞形態マーカーを用いることで、これらの分子動態への細胞構造の寄与の可能性を検証する。
更に、生理・疾患条件下において、溶質の脳内動態が変化することが知られているが、水に関しての知見は無い。そこで、このような溶質の動態を変化させるような条件下において水動態を解析し、未だ知られていないその制御、変化の可能性を探る。
|
| Causes of Carryover |
当該年度に導入を検討していた装置につき、研究の進捗状況から、導入時期を遅らせることとしたため。なお、この繰り越した予算と新年度予算を合わせ、当該装置の導入をする予定である。
|
