小脳は運動調整と認知機能において極めて重要な役割を果たしており、研究において小脳を対象とすることは不可欠となっています。特に電気生理学を含む研究では、健康で正確な脳組織切片を得ることが最も重要です。高品質の組織切片は、神経回路、シナプス活動、小脳機能の根底にある複雑なメカニズムを正確に調べることを可能にします。この精度は、神経疾患、運動能力、認知過程の理解を深めるために不可欠で、治療的介入や患者の予後改善につながる可能性があります。
小脳切片研究の目的
小脳の切片を使った研究には多くの目的があります。小脳は運動制御、運動学習、平衡感覚などに重要な役割を果たしているため、以下のような研究が行われていま す。
神経生理学的研究
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神経回路の機能解析: 小脳の神経回路の構造や機能を詳細に調べるために、小脳切片を用います。特に、プルキンエ細胞や顆粒細胞などの神経細胞の活動を解析することで、小脳の神経回路の動作を理解します。
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シナプス可塑性の研究: 小脳はシナプス可塑性の研究において重要なモデルです。長期抑制（LTD）や長期増強（LTP）といったシナプス可塑性のメカニズムを小脳切片で研究し、運動学習や記憶形成の基礎を探ります。
運動制御と運動学習の研究
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運動制御のメカニズム: 小脳は運動の微調整や協調運動に関与しているため、小脳切片を用いて運動制御のメカニズムを研究します。これにより、運動障害の原因や治療法の開発に繋がります。
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運動学習: 小脳は運動学習においても重要な役割を果たしており、運動の習得や調整のメカニズムを理解するために、小脳切片を用いた研究が行われます。
発達生物学的研究
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小脳の発達: 小脳の発達過程を詳細に調べるために、小脳切片を用います。神経細胞の分化、軸索伸長、シナプス形成などのメカニズムを明らかにし、小脳の正常な発達や発達障害の理解に貢献します。
薬理学的研究
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薬物効果の評価: 小脳切片を用いて、特定の薬物が小脳の神経細胞やシナプスに与える影響を観察します。これにより、薬物の効果や副作用を詳細に評価できます。
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神経疾患モデルの研究: 小脳の障害（例えば、小脳失調症など）のモデルとして小脳切片を使用し、疾患の病態や治療法の開発を進めます。
システム神経科学
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平衡感覚の研究: 小脳は平衡感覚や姿勢制御にも関与しているため、小脳切片を用いて平衡感覚のメカニズムを研究します。これにより、バランス障害の原因や治療法を探ります。
痛みと感覚の研究
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痛覚伝達のメカニズム: 小脳は痛覚やその他の感覚情報の処理にも関与しており、小脳切片を用いて痛覚伝達のメカニズムや痛みの緩和方法を研究します。
これらの研究により、小脳の機能や病態の理解が深まり、運動障害や神経疾患の治療法開発に繋がることが期待されます。
Compresstome®ビブラトーム
Compresstome® は、Allen Institute for Brain Science、John Hopkins University など、世界中のトップクラスの研究者に広く使用されています。新生児マウスから24ヶ月齢のマウスに至るまで、Compresstome®切片からスライスをパッチすることに成功しています。このように、Precisionary社の振動ミクロトームは、幼若な動物モデルにおける神経発達の研究だけでなく、特に切開が難しい成熟動物モデルにおける神経変性疾患の研究にも有用です。
Compresstome®の特許取得済みテクノロジーは、切断時に緩やかな圧縮効果で組織を安定させるため、新鮮な脳組織をより滑らかな組織表面で切り出し、より健全なニューロンを記録することができます。Compresstome®で切片化された脳組織は、以下のことが確認されています。
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パッチングの開始が容易：生存細胞が6倍多い。
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パッチングの終了が容易：パッチング中、細胞は数時間持続。
Compresstome®ビブラトームの利点
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優れた形態：組織の安定化により、組織の構造的完全性が保たれます。
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滑らかな切片：組織安定化＝アーチファクトなし
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高速：圧縮による組織の安定化により、切片作製が格段に速くなります。
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メンテナンスが簡単：オートZero-Zは、キャリブレーション不要のZero-Zを意味します。
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使いさすさ：多くの研究室ではCompresstomeによって1回目または2回目で多くの生細胞を含む非常に滑らかなスライスを得ることができます。
従来の振動ミクロトームの問題点
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形態の変化：組織の断裂、折れ曲がり、破砕により、組織に歪みが生じる。
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スライス厚のばらつき：不均一な厚みはタンパク質の可視化に影響を与える。
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切断アーチファクト：タンパク質染色に影響を与える明らかな切断アーチファクト。
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メンテナンスとキャリブレーション：専門的な知識を必要とし、メンテナンスに時間がかかる。
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習得の難しさ：特にIHCや組織前処理に慣れていないユーザーにとっては、完璧な結果を得るには多くの練習が必要。
Compresstome® 振動ミクロトーム
実験の質は、組織切片の質に左右されます。Compresstome® 振動式ミクロトームは、他の振動式ミクロトームと 比較して、免疫組織化学用の薄切片をより安定的に、より信頼性高く作製できる ことが科学的に証明されています。
Compresstome® の振動ミクロトームは、以下のような方法で、ビビリ痕のない安定した厚さの組織切片を作成します。
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360度のアガロース包埋により、切断プロセス中に脳組織を安定化させる。
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高速スライスを可能にすることで、連続切片作製の時間を短縮します。
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高周波振動メカニズムにより、ビビリマークを低減または除去。
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特許取得のAuto Zero-Z®テクノロジーにより、カッティングブレードのZ軸方向のたわみをなくすことで、ビビリマークを低減。
Compresstome® 振動式ミクロトームと他社製振動式ミクロトームで切断した組織切片の比較画像
Compresstome® 振動式ミクロトームと他社製振動式ミクロトームの切片の比較（A, C）。他社製ビブラトームで同じ切削速度と振動で組織スライスを作製した場合、組織スライスの表面にビビリマークが発生している。
小脳 - 推奨モデル
VF-510-0Z
振動ミクロトームCompresstome® VF-510-0Zは特許取得済みの圧縮技術によりビビリ・チャタリングなしで切片を作製し、急性組織上の多くの生存細胞を維持。良質な実験結果を保証します。
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従来のビブラトームの5倍の速さで切開し、ブレードを組織に当てる時間を短縮し、より良い切開を実現
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Auto Zero-Zテクノロジーにより、Z軸のたわみを1 µm未満に低減
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持ち運びに便利な軽量設計
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完全自動化：切開＋厚み調整
論文
Kiffmeyer EA, Cosgrove JA, Siganos JK, Bien HE, Vipond JE, Vogt KR, Kloth AD. Deficits in cerebellum-dependent learning and cerebellar morphology in male and female BTBR autism model mice. NeuroSci. 2022 Dec;3(4):624-644. Epub 2022 Nov 9. PMID: 37366488; PMCID: PMC10292658. PDFダウンロード
Saviuk N, Chong Y, Wang P, Bermudez S, Zhao Z, Bhaskaran AA, Bowie D, Sonenberg N, Cooper E, Haghighi AP. Loss of 4E-BP converts cerebellar long-term depression to long-term potentiation. Cell Rep. 2022 Jun 7;39(10):110911. PMID: 35675781. PDFダウンロード
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