筋肉組織切片スライス・研究

Orange Science
5月20日
読了時間: 11分

筋肉

筋肉は、体内で力と運動を生み出す役割を担う組織の一種です。呼吸、消化、運動など、さまざまな身体機能に不可欠です。筋肉を研究するには、組織切片が必要です。薄くて平らなサンプルであるため、簡単にスライスして顕微鏡で観察することができるからです。これによって研究者は、収縮、代謝、修復など、さまざまな筋機能の根底にある細胞や分子のメカニズムを調べたり、筋ジストロフィーやミオパチーなどの筋障害で起こる変化を特定したりすることができます。

筋肉組織用切片スライサー Compresstome®

特許取得済みの圧縮技術により、Compresstome® はこれらの問題を克服し、以下のようなスライスを作製することができます。

より多くの生きた細胞： 圧縮により組織が安定化し、生きた組織により多くの生きた細胞が生成されます。
滑らかな切片：組織の安定化＋Auto-Zero-Z®＝アーチファクトなし

筋組織には以下のような特徴があり、従来のバイブラトームでは切片作成が困難でした。

組織の質感のばらつき： 骨格筋、心筋、平滑筋など、筋組織の種類によって質感や密度が異なります。このようなばらつきは、ビブラトームで均一な切片を作成することを困難にし、高密度な領域ではブレードがスキップしたり、切片の厚みが不均一になったりします。
デリケートな構造の存在： 筋組織には血管、神経、筋繊維などのデリケートな構造がいくつかあり、切片作成時に損傷しやすい。ビブラトームの刃がこれらの構造を破ったり、くしゃくしゃにしたりするため、切片が使用できなくなったり、歪んだりすることがあります。

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。

Compresstome VF-510-0Z は、要求の厳しい顕微鏡アプリケーションに比類なき信頼性と精度を提供します。

Compresstome® VF-510-0Z

電子顕微鏡用の迅速で高信頼性の切片作製

Compresstome® VF-510-0Zは、健康で生存能力の高い組織切片を作製するために特別に設計されています。完全自動化されたシステムにより、細胞の生存率を高める迅速で精密な切片作製が可能となります。

VF-510-0Zは、正確で迅速な切片作製を実現し、組織・細胞の健全性を保ちながら、最高品質の結果をサポートします。

VF-510 詳細はこちら

VF-510 デモ依頼はこちら

筋肉スライス・研究

「筋肉スライス・研究」とは、筋肉組織を薄くスライスして、顕微鏡観察や生理学的な測定、薬剤の影響評価、病理学的解析などを行う研究手法のことです。これは、神経科学や心筋・骨格筋研究などで広く使われています。以下に詳しく説明します。

筋肉スライス研究とは

筋肉スライス研究は、生体から採取した筋肉組織を厚さ100～500 µm程度の薄い切片（スライス）にし、それを生理学的条件下で維持しながら、以下のような実験を行うものです。

使用される主な筋肉

骨格筋（ex. 大腿筋、横隔膜、舌筋など）
心筋（ex. 心室筋スライス）
平滑筋（ex. 腸管、血管の筋層）

主な目的・用途

生理学的解析

筋収縮・弛緩の観察、カルシウム動態の記録、電気刺激への応答など

薬理作用の評価

特定の薬剤が筋収縮に与える影響、毒性などの評価

細胞・組織構造の解析

組織の線維構造、筋線維の変性や再生状態の観察

分子生物学的解析

RNA・タンパク質発現解析（例：qPCR, ウエスタンブロット）

疾患モデルの検証

筋ジストロフィーや虚血再灌流障害などのモデルでの解析

スライスの作製方法（例）

動物の筋肉組織を摘出
冷却した酸素化溶液中で切片作成（振動ミクロトームやスライサー使用）
酸素・温度調整された灌流チャンバーで維持
電気刺激や薬剤投与による応答の記録
固定や染色、顕微鏡観察へ進む場合もある

メリット

生体に近い形で筋機能を維持できる
薬剤や刺激の反応をリアルタイムで観察可能
空間的構造を保持したまま複数測定が可能

筋肉スライス・研究のアプリケーション例

筋肉スライス研究のアプリケーション（応用例）は、基礎研究から創薬、再生医療、疾患モデルの解析まで多岐にわたります。以下に、具体的かつ実際の研究に基づいた代表的な応用例を分野別に紹介します。

1. 薬理学・創薬研究

筋弛緩薬や強心薬の評価

心筋スライスを使って、β遮断薬やカルシウムチャネル遮断薬の収縮力や興奮伝導への影響を定量的に評価。
骨格筋スライスにおける筋弛緩薬（例：ダントロレン）やカフェインの作用機序の検証。

2. 筋疾患モデルの研究

デュシェンヌ型筋ジストロフィー（DMD）モデル

DMDモデルマウスから切り出した骨格筋スライスで、筋線維の構造異常・細胞死・再生反応を観察。
筋再生を促進する化合物のスクリーニング。

筋の虚血再灌流障害（IRI）

心筋スライスを低酸素下で培養→酸素再導入し、再灌流によるダメージや保護因子の効果を解析。

3. 電気生理学的研究

筋の収縮特性・活動電位測定

骨格筋スライスに電気刺激を与えて、筋力、収縮速度、疲労耐性をリアルタイムで測定。
特定イオンチャネル（例：Na⁺, K⁺, Ca²⁺チャネル）阻害薬の作用を記録。

4. 再生医療・幹細胞研究

iPS細胞由来の筋細胞移植モデル

損傷筋スライスにヒトiPS由来筋芽細胞を移植し、定着・融合・機能回復の過程を可視化。
筋再生を促す因子（例：FGF, IGF-1）の効果測定。

5. 加齢・サルコペニア研究

老齢マウスの筋肉スライスを用いて、加齢に伴う筋力低下・ミトコンドリア機能低下を評価。
抗酸化物質や運動模倣物質の介入効果を検証。

6. 感染症研究（例：COVID-19 関連）

一部の研究では、筋肉へのウイルス感染や炎症反応が筋機能に及ぼす影響を、スライスモデルで解析。
サイトカイン（IL-6など）が筋収縮に与える影響の可視化。

筋肉スライス・研究でのビブラトームの活用

筋肉スライス研究においてビブラトーム（vibratome）は、筋組織を損傷させずに一定の厚さでスライスするための必須機器として活用されます。これは特に骨格筋や心筋などの厚くて弾力のある組織に対して、組織構造と機能をできるだけ保持したままスライスを作製するのに適しています。

ビブラトームとは

ビブラトームは、微細な振動運動を持つ刃を用いて、組織を薄くスライスする装置です。振動しながら刃を動かすことで、柔らかく脆弱な生体組織を押し潰すことなく、一定の厚みでスライスできます。

筋肉スライス研究におけるビブラトームの役割

生理機能を保持したスライス作製

筋組織（例：横隔膜、舌筋、心室筋など）は弾力があるため、通常のミクロトームでは圧縮や裂けが発生しやすい。
ビブラトームは組織を物理的に押し潰さず、筋線維や毛細血管、神経の走行を維持したまま切断できる。
結果として、収縮機能やカルシウム応答を保持したスライスが得られる。

厚さ制御（100〜500 µm）

心筋や骨格筋では、100〜400 µmのスライスが一般的（太すぎると酸素・薬剤が届かない、薄すぎると構造が壊れる）。
厚さを精密に設定可能で、生理活性を保ったままin vitroで機能解析ができる。

主な使用例

心筋スライス：ビブラトームで作製後、心筋パッチや電気刺激実験に使用。
骨格筋スライス：カルシウムイメージングやミトコンドリア機能評価に使用。
舌筋スライス：嚥下機能障害のモデルにおいて、神経・筋連携の観察に使われる。

Precisionary社ビブラトーム

Precisionary社のビブラトームは、筋肉スライス研究において高品質かつ再現性の高いスライスを作製できる装置として、国内外の研究機関で活用されています。特に筋組織の生理機能や構造を保持したまま切片を作成できる点で、神経・筋研究や薬理評価に非常に適しています。

Precisionary社は、「Compresstome®」シリーズで知られています。これは組織を円筒状のゲルに包埋して固定し、振動しながら切断するユニークな構造を持ち、従来のビブラトームと比べて以下の利点があります。

筋肉スライス研究における主な活用方法と利点

1. 筋組織の形状保持と構造維持

筋肉は弾力性があり、滑りやすく、切断が難しい組織です。
Compresstomeでは寒天ゲルで周囲から軽く圧迫して固定するため、筋線維の歪みを最小限に抑えて安定したスライス作製が可能。
→ 特に心筋（ventricular myocardium）や横隔膜、舌筋などで有効。

2. 厚めのスライスでも高い精度

通常の筋肉スライスは200–400 µmが多いが、Compresstomeでは厚さ500 µm以上でも均質に切断可能。
→ 3D構造や深層までの生理反応（例：Ca²⁺波、薬剤浸透）を解析可能。

3. 生理機能の保持

細胞死・収縮能低下の原因となる切断ストレスを軽減できる設計。
結果として、カルシウム応答、電気刺激への反応、酸素消費などの指標が安定。
→ 精密な機能性アッセイ（contractility assay、mitochondrial assay）に使える。

4. 疾患モデル解析に対応

筋ジストロフィーや心筋症マウスモデルから筋スライスを切り出し、再現性の高い解析系構築が可能。
組織の硬化・線維化が進んだ病的筋にも対応しやすい（ゲルによる支持があるため）。

5. 再生医療・薬理スクリーニングに対応

薬剤処理スライス（drug-treated muscle slice）や移植後の細胞との融合観察などに活用。
スライス状の筋組織にヒトiPS細胞由来筋芽細胞を播種して、融合・機能評価を行うモデルに応用されている。

使用されている実際の研究例（例）

心筋スライスでの薬剤スクリーニング（例：β遮断薬や抗不整脈薬）
舌筋スライスを用いた嚥下障害モデルの神経-筋連携評価
骨格筋のカルシウムイメージング・ATP測定（厚さ350–400 µm）
筋ジストロフィー治療候補薬の ex vivo 検証系として

応用例

Precisionary社のWebサイトやアプリケーションノートでは、以下のような用途が紹介されています：

筋線維構造の保持に優れるため、筋収縮や病理の観察に最適
カルシウムイメージングや電気生理測定との組み合わせ
スライスの生存性が高いため、長時間培養や時系列観察も可能

Precisionary社 Compresstome VF-510-0Zビブラトーム

アプリケーション

実験別

臓器

動物モデル

アガロース包埋

Auto Zero-Z®テクノロジー

振動ヘッドは、Z軸方向の振動をなくすように正確に調整されています。Auto Zero-Z®テクノロジーは、生きた組織サンプルの表面細胞へのダメージを軽減し、薄切片のチャタリングを低減してイメージング結果を向上させます。

豊富なアプリケーション例

Precisionary社は、20年近くにわたり組織スライス装置を専門に扱ってきた会社です。免疫組織学や組織切片の培養、電気生理学や植物研究など、幅広いアプリケーションと引用実績があります。