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2024-09-05 18:00:02
研究者たちは、一般的な食品着色料が皮膚、筋肉、結合組織を一時的に透明にできることを発見し、生きた動物の脳と体を詳しく調べた。
この染料をネズミの腹部に塗ると、腹部の皮膚を通して肝臓、腸、膀胱がはっきりと見えるようになり、また、この染料をネズミの頭皮に塗ると、科学者はネズミの脳内の血管を見ることができた。
スタンフォード大学の研究者らによると、染料を洗い流すと、処理された皮膚は正常な色に戻った。研究者らは、この処置は、怪我の位置特定や採血のための静脈の発見から、消化器疾患の監視や腫瘍の発見まで、人間にさまざまな応用が広がると考えている。
「侵襲的な生検に頼る代わりに、医師は侵襲的な外科的切除を必要とせずに人の組織を検査するだけで深部腫瘍を診断できるかもしれない」と、このプロジェクトの上級研究員であるグオソン・ホン博士は述べた。「この技術は、採血技師が皮下の静脈を簡単に見つけられるようにすることで、採血の痛みを軽減できる可能性がある。」
このトリックは、HGウェルズの1897年の小説『透明人間』でグリフィンが採用した手法を彷彿とさせる。この小説では、優秀だが運命づけられた科学者が、透明化の秘密は物体の屈折率、つまり光を曲げる能力を周囲の空気の屈折率と一致させることにあることを発見する。
光が生物組織に浸透すると、脂肪膜や細胞核などの内部構造の屈折率が異なるため、その多くが散乱します。光が屈折率の異なる領域に移動するにつれて、光は曲がり、組織が不透明になります。同じ効果により、鉛筆をコップの水に落とすと、鉛筆が曲がって見えます。
スタンフォード大学のジハオ・オウ博士と彼の同僚は、直感に反して、特定の染料が特定の波長の光を皮膚やその他の組織に通しやすくすることができるという理論を立てた。吸収力の強い染料はそれを吸収する組織の屈折率を変えるため、科学者は異なる組織の屈折率を一致させ、散乱を抑えることができる。
サイエンス誌に掲載された一連の実験で、研究者らは、新鮮な鶏の胸肉をタートラジン溶液に浸した数分後に赤色光を透過するようになったことを示している。タートラジン溶液は米国のドリトス、サニーDドリンクなどの製品に使用されている黄色の食品着色料である。この着色料は組織内部の光の散乱を減らし、光線がより深く浸透できるようにした。
研究チームは次に、マウスの下腹部に黄色の染料を塗りつけ、腹部の皮膚を透かしてマウスの腸や臓器を露出させた。別の実験では、マウスの剃った頭部に染料を塗り、レーザースペックルコントラスト画像法と呼ばれる技術でマウスの脳内の血管を観察した。
「この研究で最も驚くべき点は、染料分子は透明度を低下させると通常予想されることです。たとえば、青いペンのインクを水に混ぜると、インクを多く加えるほど、水を通過する光が少なくなります」とホン氏は言います。「私たちの実験では、筋肉や皮膚など、通常は光を散乱させる不透明な物質にタートラジンを溶かすと、タートラジンを多く加えるほど、物質はより透明になりました。ただし、光スペクトルの赤色部分のみです。これは、染料に対して通常予想されることとは逆です。」
研究者らは、このプロセスは「可逆的で繰り返し可能」であり、染料を洗い流すと皮膚は自然な色に戻ると説明している。現時点では、透明性は染料が浸透した深さに限定されているが、ホン氏は、マイクロニードルパッチや注射で染料をより深く届けることができると述べた。
この処置はまだ人間を対象に試験されておらず、研究者らは、特に染料を皮膚の下に注入する場合、使用が安全であることを証明する必要がある。
この画期的な発見から恩恵を受けるのは、他にもいる。多くの科学者は、ゼブラフィッシュなど、生まれつき透明な動物を研究し、臓器やがんなどの病気の特徴が生物の中でどのように発達するかを研究している。透明染料を使えば、もっと幅広い動物をこの方法で研究できるだろう。
付随記事で、インペリアル・カレッジ・ロンドンのクリストファー・ローランズとジョン・ゴレッキは、この手法には「極めて幅広い関心」が寄せられるだろうと述べている。この手法を現代の画像技術と組み合わせれば、科学者はマウスの脳全体を画像化したり、数センチの厚さの組織の下にある腫瘍を発見したりできるようになるかもしれないからだ。「TH・ハクスリーのもとで生物学を学んだHG・ウェルズも、学生としてこの手法にきっと賛同するだろう」と両氏は書いている。
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