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» 2021年01月28日 15時00分 公開

単一神経細胞レベルの研究に利用できる蛍光ガラス素材を開発医療機器ニュース

東京大学は、パッチクランプ記録法に使うガラスに蛍光を付与し、GFP標的タンパク質と同時に可視化できる蛍光ガラス電極を開発した。蛍光顕微鏡下での細胞操作の改善が期待される。

[MONOist]

 東京大学は2021年1月7日、同大学大学院薬学系研究科 教授の池谷裕二氏らが、パッチクランプ記録法に使うガラスに蛍光を付与し、GFP(緑色蛍光タンパク質)標的タンパク質と同時に可視化できる蛍光ガラス電極を開発したと発表した。

 パッチクランプ記録法は、細胞膜にガラス電極を当てることで細胞の電気活動を操作する実験手法。神経細胞の活動を記録する際に利用されている。近年はGFPによる蛍光標識と組み合わせて用いられているが、記録に使用するガラス電極に蛍光がないため、GFP標的細胞と同じ視野内で観察できないという課題があった。

 研究チームは、GFPと同じ波長帯の緑色蛍光を発する酸化テルビウム(Tb3+)に着目。Tb3+をガラスに添加し、蛍光視野で観察できるガラス電極を作製した。また、このガラス電極が、シングルセル遺伝子導入やシングルセルRNAシーケンス解析、生体外パッチクランプ記録に応用できることを確認した。

キャプション Tb3+添加パッチクランプ電極の開発(クリックで拡大) 出典:東京大学

 このTb3+電極を用いて、蛍光標識された細胞と神経線維を標的としたパッチクランプ記録を実施したところ、従来のガラス電極と同じように測定できた。これにより、生体外パッチクランプ記録にも応用できることが分かった。

 一方、多光子顕微鏡を併用する生体マウス脳へのパッチクランプ記録では、走査型多光子顕微鏡でTb3+電極の蛍光は観察できなかった。しかし、非線形光学効果である第三高調波発生(THG)の強いシグナルが観察され、THGを手掛かりとして生体内パッチクランプに応用できることが明らかになった。

 パッチクランプ記録法は実験技術者の繊細な手技が求められる難しい手法だが、今回開発した蛍光ガラス電極により、蛍光顕微鏡下での細胞操作の改善が期待される。

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