ビブラトームで健康な組織スライスを作製することは、研究者が制御された精密な方法でニューロンの電気活動を研究できるため、電気生理学にとって重要です。健康なスライス標本を作製することで、神経細胞の反応を正確に記録することができ、シナプス伝達、イオンチャネル、膜特性の解析が容易になります。ビブラトームでは薄く安定したスライスが得られるため、実験データのばらつきが少なくなり、電気生理学的研究の信頼性と再現性が向上します。
Compresstome®ビブラトームの利点
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生存可能な細胞：より長い記録時間で最大6倍の生存細胞。
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高速：圧縮による組織の安定化により、より迅速な切片作製が可能。
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若い組織にも古い組織にも対応：出生前の柔らかい組織から高齢の丈夫な動物組織（複数のラボで24ヶ月以上のげっ歯類をパッチ）まで生存可能な細胞。
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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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習得が容易：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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生存細胞の不足：速度が遅く、サポートがないため、組織が損傷し、試料の構造的・機能的特性が変化し、正確な実験結果が得られない。
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速度が遅い：速度が遅いため、時間に制約のある実験や高いスループットが要求される実験では問題となる。
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スライス厚のばらつき：厚さが一定でないと、電気生理学的記録の質に影響を与える。
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メンテナンスとキャリブレーション：メンテナンスに時間がかかり、専門的な知識が必要であったり、性能の低下につながる可能性がある。
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急な学習曲線：特に電気生理学や組織前処理に不慣れなユーザーにとっては、完璧に使いこなすにはかなりの練習が必要。
Compresstome®ビブラトームの優位性
Compresstome® では、神経細胞の生存率が高い脳切片が得られます： この研究では、Compresstome®振動ミクロトームで切り出したスライスから、他の振動ミクロトームと比較して、多くの脳領域で生きたニューロンの割合が有意に高いことが示されました。
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。
電気生理学 - 推奨モデル
研究室での実例
アレン研究所における神経科学
アレン脳科学研究所の研究者たちは、この分野のリーダーとして10年以上にわたってCompresstome®振動ミクロトームを使用してきました。
成体脳スライスにおけるパッチ療法の10年を振り返って
ジョナサン・ティン博士は、アレン研究所のアシスタント・インベスティゲーターであり、ヒト細胞タイププログラムに電気生理学の専門知識を提供し、ヒト生体外脳スライドの機能アッセイを開発するために2013年に入社しました。このウェビナーでは、ティン博士が脳スライスプロセスにおいて、どのステップが最も重要で、なぜ重要なのかについて議論し、スライスソリューションや方法論に関する従来の考え方に挑戦します。
電気生理学的手法で電子タバコのフレーバーがドーパミンニューロンの機能に及ぼす影響を調べる
マーシャル大学ジョーン・C・エドワーズ医学部生物医学科助教授。また、ヘンダーソン博士は、タバコと電子タバコのフレーバーが中毒関連行動に果たす役割に焦点を当て、パッチクランプ電気生理学のためにCompresstome®振動ミクロトームを使って急性脳スライスを作製しています。
Compresstome® による心筋研究のための生きた心筋切片の作製
James Smyth博士が率いるSmyth研究室では、心筋症をサブセルレベルで研究し、病気の心臓に正常な心機能を回復させるための治療的介入の潜在的標的を探している。ここでは、Smyth博士がCompresstome®で生きた心筋スライスを切り出し、組織培養とカルシウムイメージングに使用する方法を紹介しています。
電気生理学とは
電気生理学（Electrophysiology）は、生物の細胞や組織が電気的な信号をどのように生成し、伝達するかを研究する分野です。特に神経細胞（ニューロン）や筋肉細胞の活動を測定することが多く、これにより神経系の機能や異常、心臓のリズム、筋肉の収縮などを理解します。
電気生理学の主要な技法
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パッチクランプ法：細胞膜上の個々のイオンチャネルを記録する方法です。
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フィールドポテンシャル記録：組織全体の電気的な活動を記録する手法で、神経回路の研究に使われます。
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心電図（ECG）や脳波（EEG）：心臓や脳の電気的活動を非侵襲的に記録する方法です。
電気生理学の研究目的
電気生理学の研究目的は、細胞や組織がどのようにして電気信号を生成し、伝達し、調整するのかを理解し、それが生体機能にどのように影響を与えるかを明らかにすることです。具体的には、以下のような目標があります。
神経系の理解
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神経信号の伝達: ニューロンがどのようにして電気的インパルス（活動電位）を生成し、それを他のニューロンや筋肉に伝えるのかを調べます。これにより、記憶、学習、感覚処理、運動制御などの神経機能を理解します。
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神経回路の動作: 複数のニューロンがどのように協調して信号をやり取りし、神経回路を形成するのかを研究します。これにより、脳の複雑な機能（意識、感情、意思決定など）を解明します。
心臓や筋肉の機能解明
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心臓のリズム調整: 心臓の電気活動がどのようにして規則的な拍動を生み出すかを研究します。この知識は、心不整脈や心筋梗塞などの心臓疾患の理解と治療に重要です。
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筋肉の収縮機構: 筋細胞がどのようにして電気刺激によって収縮し、運動を生み出すのかを調べます。
病気の理解と治療
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神経疾患: てんかん、パーキンソン病、アルツハイマー病などの神経疾患における異常な電気活動を理解し、その診断や治療法の開発を目指します。
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心臓病: 電気的異常が引き起こす心疾患（例: 不整脈）のメカニズムを理解し、ペースメーカーや薬物治療などの開発に役立てます。
新薬の開発
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薬物の効果評価: 電気生理学は、新薬が細胞や組織にどのような電気的影響を与えるのかを直接測定する手法を提供します。特に、神経伝達や心臓のリズムに影響を与える薬物の開発に不可欠です。
基礎科学の発展
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イオンチャネルの役割の解明: 細胞膜を通過するイオンの動きがどのように細胞機能を調節するかを明らかにし、生命現象の基礎を理解します。
これらの研究は、神経科学、心臓学、薬理学、病理学など多岐にわたる分野に応用され、脳や心臓の病気の診断や治療や薬剤の効果の評価などに大きく貢献しています。
論文
Driessens SLW, Galakhova AA, Heyer DB, Pieterse IJ, Wilbers R, Mertens EJ, Waleboer F, Heistek TS, Coenen L, Meijer JR, Idema S, de Witt Hamer PC, Noske DP, de Kock CPJ, Lee BR, Smith K, Ting JT, Lein ES, Mansvelder HD, Goriounova NA. Genes associated with cognitive ability and HAR show overlapping expression patterns in human cortical neuron types. Nat Commun. 2023 Jul 13;14(1):4188. PMID: 37443107; PMCID: PMC10345092. PDFダウンロード
Godino A, Salery M, Durand-de Cuttoli R, Estill MS, Holt LM, Futamura R, Browne CJ, Mews P, Hamilton PJ, Neve RL, Shen L, Russo SJ, Nestler EJ. Transcriptional control of nucleus accumbens neuronal excitability by retinoid X receptor alpha tunes sensitivity to drug rewards. Neuron. 2023 May 3;111(9):1453-1467.e7. Epub 2023 Mar 7. PMID: 36889314; PMCID: PMC10164098. PDFダウンロード
Li L, Durand-de Cuttoli R, Aubry AV, Burnett CJ, Cathomas F, Parise LF, Chan KL, Morel C, Yuan C, Shimo Y, Lin HY, Wang J, Russo SJ. Social trauma engages lateral septum circuitry to occlude social reward. Nature. 2023 Jan;613(7945):696-703. Epub 2022 Nov 30. PMID: 36450985; PMCID: PMC9876792. PDFダウンロード
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