膜ダイナミクスの解明への挑戦、「電気刺激と高圧凍結」がシナプスの機能を可視化する手法となる理由(ホワイトペーパー)

「電子顕微鏡と電気刺激」という新しいアプローチで、ミリ秒単位のダイナミックな生命現象を可視化した事例をご紹介します。

Dr. Shigeki Watanabe, Department of Cell Biology, Johns Hopkins University Baltimore, MD 21205-1832
Phone (office): (410)955-7291, Email (work): shigeki.watanabe@jhmi.edu, Lab website: http://www.watanabelab-emanias.com/

細胞膜が脱分極し活動電位（興奮）が引き起こされるのに必要な時間はたった約1/1000です。この過程を支配するイオンのメカニズムは生命活動を可能にするものです。全ての生命活動を維持し、記憶を可能にします。これは心臓と脳の全ての活性細胞に存在する、生体電位です。しかし、本当にこのプロセスを注目すべきものにしているのは、生体電位が光速より速い途方もない速度で広がることであり、このようなダイナミックな過程を捉えて分析することは小さなことのようですが、非常に重要です。

光遺伝学の始まりにより光は細胞のプロセスを活性化またはブロックする手段となりました。光遺伝学のツールは光感受性タンパク質の過剰発現を引き起こし、以前は不可能であった実験系への扉を開きました。しかし、複雑でダイナミックな現象を理解するためには解釈の基準、つまり明確な時間分解能でイベントの同期点を持つ必要があります。

この超高速のプロセスを正確に捉える唯一の方法は光刺 激と高圧凍結を連携させることです。この「flash-and-freeze」はミリ秒の時間分解能で膜ダイナミクスを可視化できる手法だと証明されました。それは複雑な画像を理解しやすいフレームに分解するツールとなります。あらゆる面で強力な手法ですが、生体電位やシナプス活性に適用された際にこのプロセスがどの程度神経細胞の生理状態に近いのかという疑問があります… 続きを読むにはご利用登録が必要です。

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