日本量子科学技术研究开发机构量子生命和医学部门量子医科学研究所脑功能成像研究部的樋口真人部长和下条雅文主任研究员，与美国斯克里普斯研究所及庆应义塾大学医学部内科学教室组成的研究团队，成功开发出了不仅可以准确捕捉异常的神经回路的活动，还能利用活体动物的大脑对痴呆症致病物质积累的最初阶段进行成像的创新技术。
利用新开发的技术，能以导入大脑深处回路的脑内报告器为标志物，对结构和活动状态进行活体成像。（供图：日本量子科学技术研究开发机构）
动物的大脑功能是随着信息被神经细胞复杂连接的回路准确处理而形成的。另外有研究指出，在很多人类的精神和神经系统疾病中观察到的认知功能下降主要是由特定回路的发育异常和功能障碍引起的。不过，由于在技术上很难对这些神经回路的结构和活动进行成像，或者在不损伤动物大脑的情况下使致病蛋白积累的最初阶段可视化，所以此前一直未能实现可视化。
因此，研究团队全球率先开发出的技术为：通过将动物体内不存在的标志物“脑内报告器”导入构成特定大脑神经回路的细胞中，然后静脉注射与脑内报告器选择性结合的成像剂，利用正电子发射断层扫描法（PET）对神经回路的活动状态进行成像。另外，通过将脑内报告器分成两部分，使各部分与Tau蛋白连接并在脑内表达，脑内报告器部分可以仅在Tau蛋白相互粘附时连接，能利用PET成像。由此，此前极难检测的Tau蛋白积累的最初阶段实现了高灵敏度的可视化。
新开发的技术可以准确检测疾病模型动物大脑的神经回路连接和活动异常，尽早发现会损伤大脑的致病蛋白的积累等，是一种能捕捉不同阶段的疾病状态的工具。还可用于可视化脑发育障碍模型动物存在的神经回路发育不良，另外，预计还能用来评估治疗药物修复神经回路异常的效果以及抑制异常蛋白积累的效果，有助于开发脑部疾病的治疗方法。
下条主任研究员表示：“该技术能用来尽早检测造成大脑损伤的致病蛋白的积累情况，可作为在不损伤动物大脑的情况下使疾病各个阶段的状态实现可视化的工具。将来还有望用来对治疗药物修复回路异常的效果以及抑制异常蛋白积累的效果进行图像评估，希望能将其用于脑部疾病的治疗方法开发。”
【名词解释】
脑内报告器：利用哺乳动物活体大脑中不存在的无害酶分子ecDHFR为神经细胞做标记的方法。这种酶具有仅与TMP化合物强力结合的性质，因此通过为动物施用使TMP与发射荧光和放射线的物质相连的特定成像剂，可以通过荧光显微镜和PET可视化由表达这种酶的特定神经细胞构成的回路。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
