アルツハイマー病プラーク：厚みのある組織切片での高速可視化

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認知症と診断された症例の60％以上がアルツハイマー病ということが知られています。この病気の典型は、脳組織の組織学的変化にあります。今のところ、この病気に対する確固たる治療法はありません。今行われている治療法は、致命的な進行を遅らせることや、患者の症状を和らげようとするものです。Mehrdad Shamloo博士の研究室では、アルツハイマー病の新規治療法の発見に貢献することを目標に、病理学的に脳機能の研究を行っています。彼らはこの病気のマウスモデルを使用して、アルツハイマー病の進行における炎症の役割を研究しています。そのためには、厚い未処理の脳組織の画像化が必要です。

罹患した脳組織の目に見える変化

脳組織における明らかな変化のひとつは、タウタンパク質（神経原線維のもつれ）の蓄積による細胞の変性であり、もうひとつは、「老人斑」と呼ばれる脳細胞外の高密度粒子の出現にあります。老人斑はアミロイド βタンパク質の細胞外沈着物であり、不適切に折り畳まれ、クラスター化したものなのです。アミロイドβタンパク質は酵素の活性を受けにくいため、脳組織に蓄積します。 Alois Alzheimer 氏は発表の中で、これらの変化について述べています[1].

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Shamloo博士の研究室は、Leicaの新しいTHUNDER Imager 3D Cell Cultureを使用して、未処理のマウス脳組織（40um厚）のZスタック画像を取得しました。THUNDER Imager 3D Cell Cultureでは、このZスタック画像をライカ独自のオプトデジタル方式のコア技術（Large Volume Computational Clearing；SVCC）で僅か数秒で画像を取得し演算処理しました。その結果、この厚い脳切片に染色されたアミロイド斑とミクログリアを簡単かつ明瞭に可視化することができました。

アミロイド斑をミクログリア／ミクロファージが取り囲んでいる海馬の縦断面
図1：アミロイド斑（緑；抗βアミロイドのマーカー、6E10抗体）をミクログリア／ミクロファージ（赤；抗Abi1抗体、青；DAPI）が取り囲んでいる海馬の縦断面。左-RawデータのEDoF※画像、右-SVCC処理したEDoF画像。※ EDoF；Extended Depth of Focus、拡張焦点深度。
画像提供：Mehrdad Shamloo博士（米国カリフォルニア州、脳神経外科 教授

Reference

  1. Alzheimer A: “Über eine eigenartige Erkrankung der Hirnrinde”. Vortrag (3. November) auf der Versammlung Südwestdeutscher Irrenärzte in Tübingen am 3. und 4. November 1906. Eigenbericht Alzheimers in Allg. Zeitschrift für Psychiatrie und psychisch-gerichtliche Medizin (1907).
    Excerpt: Neurofibrillary Tangles: “An Präparaten, die mit der Bielschowskyschen Silbermethode angefertigt sind, zeigen sich sehr merkwürdige Veränderungen der Neurofibrillen. Im Innern einer im übrigen noch normal erscheinenden Zelle treten zunächst eine oder einige Fibrillen durch ihre besondere Dicke und besondere Imprägnierbarkeit stark hervor. Im weiteren Verlauf zeigen sich dann viele nebeneinander verlaufende Fibrillen in der gleichen Weise verändert. Dann legen sie sich zu dichten Bündeln zusammen und treten allmählich an die Oberfläche der Zelle. Schließlich zerfällt der Kern und die Zelle, und nur ein aufgeknäueltes Bündel von Fibrillen zeigt den Ort, an dem früher eine Ganglienzelle gelegen hat.” Senile Plaques: “Über die ganze Rinde zerstreut, besonders zahlreich in den oberen Schichten, findet man miliare Herdchen, welche durch Einlagerung eines eigenartigen Stoffes in die Hirnrinde bedingt sind. Er läßt sich schon ohne Färbung erkennen, ist aber Färbungen gegenüber sehr refractär.”

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