組織密着型センサー

組織密着型センサーシステム (上写真)

各独立した飼育ボックスでμPMTおよび光ファイバーをもちいた生体深部の遺伝子発現を自由行動マウスやラットで長期間計測する。脳深部および内臓での遺伝子発現解析および癌などの極めて初期形成段階の検出・解析が可能である。マウスやラットの自発行動量も同時に計測することで動物に過度なストレスなく組織密着型センサーが取り付けられているのを確認すると同時に遺伝子発現から行動解析まで一連の解析が可能になります。また脳波計測や電気生理学的計測、オプトジェネティクスをもちいた方法との同時計測も可能なため、さまざまな生体機能解析が可能です。

行動リズム計測システム (上写真)

各独立した飼育ボックスで自由行動しているマウスやラットの生体深部遺伝子発現を長期間計測すると同時に赤外線センサーをもちいた自由行動リズム解析を Chronobiology System (Stanford Software Systems) をもちいて行う。

行動リズム計測例(上写真)

各独立した飼育ボックスで自由行動しているマウスの行動を赤外線センサーをもちいて Chronobiology System (Stanford Software Systems) で計測。マウスの動きの変化(加速度変化)を計測するため大きく動いた時にカウントされるようにセットする。マウスが覚醒していても小さな動きは無視されるため赤外線センサーによる行動リズムと睡眠覚醒リズムは同じではない。

 組織密着型センサーとは

   近年、血液中のヘモグロビンに発光吸収されることが少ないため生体深部の非侵襲性イメージングには適していると言われる近赤外線プローブの開発が進んでいます。しかしながら、生理学的条件下での計測となれば、自由行動しているマウスの生体深部の遺伝子発現定量は、骨や臓器による発光波長の吸収やカメラへの角度や距離などを考慮しなければならず正確性に欠けます。ましてや周期的遺伝子発現の測定のためには、低い発光と高い発光を捉えなければならないため現在の技術では生体深部(脳深部、内臓など)の遺伝子発現を長期間安定してCCDカメラで定量するには無理があります。1細胞レベルでの遺伝子が発現している確認や特定組織に発現している確認などでは可能かもしれません。しかしながら自由に行動しているマウスの生体深部の遺伝子発現を長期間定量するのは現在のところ不可能です。そこで我々は生体深部の遺伝子発現量を安定して長期間 低侵襲の方法で計測する組織密着型センサーを開発しました。組織密着型センサーは光子を直接計測するため、自由行動下マウスにおいての定量化測定の最大の弱点であるカメラと標的の距離やカメラの角度による光感度を考慮する必要がありません。組織密着型センサーはμPMTシステムと光ファイバーシステムの2つを開発しております。これら2つのセンサーは組織密着型であり、組織を傷つけることなく自由行動条件下、遺伝子発現の長期定量が可能です。μPMTシステムは世界で最も小さいPMTを用いてEM-CCDカメラでは検出限界の光を検知し遺伝子発現を定量します。光ファイバーシステムは光ファイバー先端を特殊加工しファイバー末端を小型PMTに接続し遺伝子発現を定量します。現在マルチバンドの光ファイバーによるイメージングシステムがありますがファイバーが束になっているため固く、マウスに取り付けた場合 マウスの行動を著しく拘束し、この状態で長期間計測することはよくありません。以上2つの組織密着型センサーはEM-CCDカメラでの計測と比較すると検出感度が格段にあがるため生体内での極少数の癌細胞を検出できることが期待されます。そこで我々は環境によるストレスなどによる癌発症機構解明および極めて極初期段階の癌を検出するシステム構築を目指し研究しています。

上記イラストでは脳最深部である視床下部奥低にある体内時計中枢:視交叉上核(Suprachiasmatic nucleus: SCN) 、脳深部部位である嗅球の中心部位、生体深部である肝臓における同時計測例を示しています。


 




μPMT システム

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光ファイバー システム

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