神経病理学における患者の日常診断と臨床研究に最適なソリューション

日常診断の課題

たとえば、ヘップナー博士の診断研究所では種々の筋肉疾患が疑われる場合はアミロイド物質の検出のためFFPE切片にLCOs （発光性共役オリゴチオフェン）でマーキングしている。アミロイド物質は、アルツハイマー病のように脳に沈着するだけでなく、筋肉や脳の外の中枢神経系の神経にも沈着する。診断を左右する、生化学的な構造や形態の判断には蛍光測定が使用されている。日常の診療では、蛍光顕微鏡を用いた自己免疫性脳疾患患者の免疫グロブリン検出も標準的な検査手法である。従来は、今述べたような検査には別の建物にある研究設備を使わねばならず、それには利用時間の予約が必要だった。

日常診断において、キーエンスの蛍光顕微鏡BZシリーズを導入することによる利点は明らかだ。BZシリーズは、ディスカッション顕微鏡室に設置したことで誰でも常時アクセスでき、また（フル電動制御により）操作が簡単なため複雑で時間のかかるトレーニングが不要なのだ。蛍光観察対応のスキャナーを使用せずとも患者サンプルは即座に完全に分析、文書化できる。もう一つの大きな利点は、医師や研究員が常に使い方を実地習得できることで、個々の予定に合わせて習得が進められるようになったことだ。

研究と診断の流動的な境界

多重蛍光は主として神経病理学研究所での研究に使用されてきたが、現在は診断に使用される機会がますます増えている。異なる種類の細胞における対象構造の共局在化は、特にヘップナー博士の研究グループが現在進めている COVID-19 の研究の一部であり、SARS-CoV-2が嗅粘膜から脳へといかに広がるかについての知見を提供することになった。神経病理学研究所を始め、20を超える他の共同研究グループから得たトランスレーショナルな研究結果が2020年11月末にNature Neuroscience 誌 ^[1] に発表された。落射蛍光顕微鏡により嗅粘膜内のニューロン上でSARS-CoV-2のスパイクタンパク質が検出されている。ウイルスは嗅神経に沿って脳幹まで到達しているということである。多重蛍光画像により、少なくともこれまでのところ神経細胞内ではウイルスは検出できないことが示されている。これは、中枢神経系（CNS：Central nervous system）を通る細い血管を介することで、ウイルスは脳にも侵入できるということを示唆している。

しかし、ウイルスがまだ脳で検出されていないにも関わらずCOVID-19患者の中には、急性症状が治まった後でも、晩期のウイルス感染後神経障害（いわゆるLong-COVID）の症状を呈する人がいる。こうした障害については、たとえば、脳内で引き起こされた免疫細胞のサイトカインストームという観点から見ると、SARS-CoV-2に対する免疫応答によるものであろう。Long-COVIDの研究はまだ始まったばかりだが、中枢神経系（CNS）の役割はその中で重要な位置を占めている。

研究課題

多発性硬化症は慢性の炎症性自己免疫性神経疾患である。神経病理学研究所のヘレナ・ラートブルッフ博士の研究グループはこの疾患を持つ患者の脳内における特定の免疫細胞の生存ニッチを研究している。使用している手法は、同一セクションで連続染色をおこなう手法と、空間分解によるトランスクリプトーム解析である。どちらも非常に時間と費用のかかる分析手法だが、蛍光顕微鏡BZシリーズを使用すれば、リソースを節約しながら効率的にこの手法に新しい染色を取り入れられるのが分かった。高速撮像と光学セクショニングによりにより、組織サンプルがそれ以上の分析に適しているかどうかを予め簡単に調べられるようになり、グリア細胞、ニューロン、血管、髄膜、および様々な免疫細胞サブタイプといった個々の脳組織に対する各抗体を個別に検証できるようにもなった。

過去数年にわたりヘップナー博士はアルツハイマー病の研究のため脳検体のバイオバンクを築いてきた。このバイオバンクからのサンプルは、脳内の変性沈着物によって引き起こされる高レベルの自家蛍光を示すのが普通である。アルツハイマー病の患者は高齢で死亡することが多いため、この問題は研究グループにとっては日常的なものとなっている。その生涯の中で、特に脳変性疾患を持つ患者であることから、高い自家蛍光を発する物質が多く沈着している可能性があるためである。特にこのような場合にヘップナー博士のチームが有難いと感じるのは、蛍光顕微鏡BZシリーズが蛍光ボケを除去して、オートファジー体やリソソームなどの個々の細胞構造を鮮明に映し出せる点だ。

蛍光顕微鏡BZシリーズのおかげで神経病理学研究所の日々の研究や日常業務が大幅に簡素化されたとヘップナー博士は言う。フル電動制御の顕微鏡は蛍光画像を素早く生成する上、問題が発生した場合はキーエンスのカスタマーサポートを利用してリモートで解決することもできる。カンファレンス中、蛍光画像を見せる時にそそくさと部屋を暗くする必要もない。BZシリーズなら研究所の要件に合った高精細な画像が撮影できるため、共焦点レーザー走査型顕微鏡まで必要になるのは例外的な場合のみである。患者サンプルやアルツハイマー病の基礎研究に使用されるモデルマウスの脳半休の切片には、画像連結機能が広く利用されている。そして最後に、蛍光ボケが除去できるという点は、標本の大部分が観察の妨げとなる自家蛍光を発するものである神経学において、大きな利点である。要するに、顕微鏡に関してはベルリン・シャリテ医科大学病院・神経病理学研究所の条件は広範囲にわたるが、蛍光顕微鏡BZシリーズはそのすべてを満たしているのだ。