蛍光センサーを用いた脳の画像化技術でアルツハイマー病の新たな診断法発見

Tokyo科学者たちはアルツハイマー病の診断のため、脳の画像化技術を向上させています。新しい蛍光センサーの開発により、手術を行わずに生きた脳の様子を画像化できるようになるかもしれません。このセンサーは神経伝達物質のレベルを検出することができ、アルツハイマー病のような神経変性疾患の診断に役立ちます。

この進展についての重要なポイントは以下の通りです：

• 保護機能を持つ血液脳関門は、センサーの送達において障害となります。
• 蛍光センサーは、アデノシン三リン酸（ATP）などの小分子を検出することができます。
• エクソソームに包むことで、センサーは血液脳関門を効率的に通過することが可能です。

Yi Luと彼のチームは、これらのセンサーを届ける新しい方法を開発しました。彼らは、脳細胞から取り出したエクソソーム内にATPアプタマーセンサーを配置しました。エクソソームは、血液脳関門を容易に通過できる微小な小胞です。

実験室の試験では、エクソソームによって運ばれたセンサーが、通常の方法よりも4倍効率的に内皮細胞層を通過しました。このセンサーは、脳細胞内のATPに結合したときに光を放ち、リアルタイムでATPのレベルを効果的に測定できることを示しています。

研究者たちはアルツハイマー病のマウスにおいて、この方法を試験しました。センサーを単独で、あるいはエクソソーム内に注入しました。単独のセンサーは主に血液、肝臓、腎臓、そして肺にとどまりましたが、エクソソーム内のセンサーは脳に集まりました。このことから、エクソソームを利用してセンサーを運ぶ方法は、脳を標的とするのにより効果的であることが示されています。

エクソソームによって運ばれるセンサーが、脳の重要な部分である海馬、皮質、サブキュラムにおいて低いATPレベルを検出しました。これらの領域でのATPレベルの低下は、アルツハイマー病の兆候です。

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この進展がアルツハイマー病の診断と治療の改善に寄与する可能性があります。技術が向上すれば、他の重要な脳内化学物質の発見にも活用できるかもしれません。これにより、さまざまな脳の疾患の理解が深まり、特定の治療法の開発が促進されるでしょう。

これはエキサイティングなことです。なぜなら、リアルタイムイメージングが可能になるからです。現在の方法では、侵襲的な手法や血液脳関門を越えることが難しい人工成分が必要です。しかし、この新しい方法は自然の成分を使用しており、安全性と効率性が向上しています。

この研究は、アメリカ国立衛生研究所（NIH）、ウェルチ財団、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のNIH化学・生物インターフェーストレーニングプログラム、および国家科学財団の大学院研究奨学金によって資金提供を受けました。

この研究は、私たちの脳の健康の理解を変える可能性があります。神経伝達物質のレベルをリアルタイムで測定することは、問題を早期に診断し、治療を改善する手助けとなるかもしれません。驚くべきことに、センサーをエクソソームに詰め込むことで、脳の画像化を困難にしていた血液脳関門を通過することが可能になります。

アルツハイマー研究において、エクソソーム内の蛍光センサーは非常に有用です。これらのセンサーは、脳内重要化学物質を非侵襲的に測定する手段を提供します。これにより、神経変性疾患の診断と治療の新しい方法が生まれる可能性があります。