脳の奥深くの構造を詳細に観察することが難しいとされてきましたが、新たな技術がその壁を破るかもしれません。MITの研究者らが開発したこの技術とは？
MITのエンジニアたちは、脳の血管を光に反応して拡張するタンパク質を発現させることで、光を検出する新しい方法を考案しました。この技術により、磁気共鳴画像（MRI）を使って光の発生源を特定できるようになります。
脳科学や他の多くの分野では、深部組織で光学ツールを使用することが非常に難しいという問題が知られています。MITの生物工学、脳・認知科学、原子力科学・工学の教授であるアラン・ジャサノフ博士（Alan Jasanoff, PhD）らの研究チームは、この問題を解決するために、深部組織で生物発光分子を高解像度でイメージングする方法を開発することを目指しました。
ジャサノフ博士の研究チームは、血管を光検出器に変える方法を考案しました。特定のタンパク質を血管に発現させ、そのタンパク質が光に反応して血管を拡張させるというものです。この反応により、血流の変化をMRIで検出し、光の発生源を特定することができます。
研究チームは、ベギアトアという細菌の光活性化アデニル酸シクラーゼ（bPAC）という酵素を使用しました。この酵素は光にさらされるとcAMPという分子を生成し、これが血管を拡張させます。拡張した血管は酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンのバランスを変え、これがMRIで検出されます。
研究者らは、bPAC遺伝子をスムース筋細胞に特異的に導入することで、ラットの脳の広い領域にわたって血管を光に敏感にしました。この状態で、ルシフェラーゼを発現する細胞を移植し、CZT基質を注入することで、光を放出する部位をMRIで特定しました。
この技術は、遺伝子発現の変化を観察するためのツールとして、あるいは細胞間のコミュニケーションを明らかにするための手段として活用できる可能性があります。また、将来的にはマウスなど他の動物モデルへの応用も期待されています。
ジャサノフ博士の研究チームが開発した新しい技術は、脳の奥深くでの生物発光をMRIで検出することを可能にしました。この技術は、脳の内部構造をこれまで以上に詳細に観察する手段として、脳科学の進展に大きく寄与するでしょう。
画像：光感受性を与える遺伝子を導入した後、真っ赤に見えるようになった血管。(研究者提供）。
