世界の医薬・医療技術向上と
人々の健康と福祉向上にむけて

in vivo実験医学において私たちの目指している生命科学の最終ゴールは、ヒトの生命機能の解明と病気の克服です。そのために私たちは、多くの年月をかけて基盤技術の整備を行ってきました。ライブイメージングセンターでは磁気共鳴画像装置(MRI)、マイクロX線CT、2光子顕微鏡、を用いたin vivoイメージングを行っています。In vivoイメージングは、非侵襲かつ経時的な変化を捉えることができるため、実験動物の代替(Replacement)、削減(Reduction)、改善(Refinement)といった、いわゆる3Rのために強力な手法であり、実験動物学に貢献することができます。さらに、モデル動物や薬効評価におけるPOC試験、速やかな橋渡し研究を可能にします。ライブイメージングセンターでは、最先端研究設備を用いた共同研究・受託解析・技術指導など受け付けております、お気軽にお問い合わせください。

Magnetic Resonance Imaging (MRI)
Computed Tomography (CT)

疾患モデル動物に対する病態メカニズムの解明やその治療効果の評価において、傷つけることなく繰り返し計測のできるMRI、CTは強力なツールとなります。そこで実中研では、慶應義塾大学 医学部との共同研究により7テスラMRI装置およびマイクロX線CT装置を導入し、マウス、ラット、ハダカデバネズミ、コモンマーモセットといった小型実験動物のMRI解析を行ってきました。撮像方法の最適化、アニマルベッドの開発、撮影中における生理状態のモニター・コントロールによって再現性の高い計測が可能となっています。また、脳形態解析(VBM)1,4や脳機能イメージング(functional MRI, resting state fMRI)2といった、先進的なMRニューロイメージング法の開発・基盤整備にも取り組み、解析に必須となるマウス脳テンプレート、マーモセット脳テンプレートを公開しています。

MRI Templates for In vivo Mouse Brain (tissue probability map: TPM)1
C57Bl/6, BALB/cBy, C3H/He, and DBA/2 mice
http://www.nitrc.org/projects/tpm_mouse
MRI templates for In vivo Common Marmoset brain9
http://brainatlas.brain.riken.jp/marmoset/ 

2光子顕微鏡

動物の組織深部を生きたまま、マイクロメートルオーダー(100万分の1メートル)で観察することができる2光子顕微鏡や、ミリメートルオーダーでの包括的な観察ができるマクロ蛍光顕微鏡を用いて、脳領野レベルから細胞レベルでの生命現象や病態解明に取り組んでいます。我々は、理化学研究所・脳科学総合研究センター・発生神経生物研究チームとの共同研究で独自に開発した固定装置やトレーニング方法により、小型霊長類のコモンマーモセットの神経活動を覚醒状態下で観察することに世界で初めて成功しました。

これまで神経・精神疾患の研究は、主にマウスを用いて行われてきましたが、ヒトとマウスの間の脳構造の違いや高次脳機能の差により、霊長類での研究が求められてきました。本技術を用いることで、ヒトの神経・精神疾患研究に新たな光を与えることができると期待されています。

※代表的な研究論文

1. Hikishima K, Komaki Y, Seki F, Ohnishi Y, Okano JH, Okano H. In vivo microscopic voxel-based morphometry with a brain template to characterize strain-specific structures in the mouse brain. Scientific Reports. 2017 Mar 7:85.
2. Komaki Y, Hikishima K, Shibata S, Konomi T, Seki F, Yamada M, Miyasaka N, Fujiyoshi K, Okano HJ, Nakamura M, Okano H. Functional brain mapping using specific sensory-circuit stimulation and a theoretical graph network analysis in mice with neuropathic allodynia. Scientific Reports. 2016 Nov 29;6:37802.
3. Yamada Y., Matsumoto Y., Okahara N., Mikoshiba K. Chronic multiscale imaging of neuronal activity in the awake common marmoset. Scientific Reports 6, 35722, 2016
4. Hikishima K, Ando K, Komaki Y, Kawai K, Yano R, Inoue T, Itoh T, Yamada M, Momoshima S, Okano HJ, Okano H. Voxel-based morphometry of the marmoset brain: In vivo detection of volume loss in the substantia nigra of the MPTP-treated Parkinson's disease model. Neuroscience. 2015 May 23;300:585-592
5. Hikishima K, Ando K, Yano R, Kawai K, Komaki Y, Inoue T, Itoh T, Yamada M, Momoshima S, Okano HJ, Okano H. Parkinson Disease: Diffusion MR Imaging to Detect Nigrostriatal Pathway Loss in a Marmoset Model Treated with 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine. Radiology. 2015 May;275(2):430-7.
6. Seki F., Hikishima K., Nambu S., Okanoya K., Okano H.J., Sasaki E., Miura K., Okano H. Multidimensional MRI-CT atlas of the naked mole-rat brain (Heterocephalus glaber). Frontiers in Neuroanatomy 7, 45. 2013.
7. Takano M., Komaki Y., Hikishima K., Konomi T., Fujiyoshi K., Tsuji O., Toyama Y., Okano H., Nakamura M. In vivo tracing of neural tracts in tiptoe walking Yoshimura mice by diffusion tensor tractography. Spine (Phila Pa 1976) 38, E66-72. 2013.
8. Yamada Y., Mikoshiba K. Quantitative comparison of novel GCaMP-type genetically encoded Ca(2+) indicators in mammalian neurons. Frontiers in Cellular Neuroscience, 6, 41, 2012
9. Hikishima K, Quallo MM, Komaki Y, Yamada M, Kawai K, Momoshima S, Okano HJ, Sasaki E, Tamaoki N, Lemon RN, Iriki A and Okano H. Population-averaged standard template brain atlas for the common marmoset (Callithrix jacchus). NeuroImage. 54:2741-9. 2011.
10. Yamada M, Momoshima S, Masutani Y, Fujiyoshi K, Abe O, Nakamura M, Aoki S, Tamaoki N and Okano H. Diffusion-Tensor Neuronal Fiber Tractography and Manganese-enhanced MR Imaging of Primate Visual Pathway in the Common Marmoset: Preliminary Results. Radiology. 249:855-864. 2008.
11. Fujiyoshi K, Yamada M, Nakamura M, Yamane J, Katoh H, Kitamura K, Kawai K, Okada S, Momoshima S, Toyama Y and Okano H. In vivo tracing of neural tracts in the intact and injured spinal cord of marmosets by diffusion tensor tractography. J Neurosci. 27(44):11991-8. 2007.

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