10月7日，日本神戶大學研究生院醫學研究科的橘吉壽副教授、曾谷尭之碩士研究生、楠原仙太郎講師以及中村誠教授組成的研究團隊宣佈，成功開發出能夠在活體狀態下以高分辨率觀察小鼠視網膜的新技術。該團隊利用雙光量子顯微鏡，即時捕捉到了既往技術無法觀測到的糖尿病視網膜病中視網膜小膠質細胞的過度活化現象。未來，該技術有望作為非侵入式的人類視網膜診斷方法，在臨床上投入實際應用。相關研究成果已發表在《美國科學院院報》的10月8日刊上。
圖1 研究概要圖
為了實現活體狀態下對視網膜的觀察，通過能與小鼠眼球完美貼合的定製隱形眼鏡，與可清晰觀測視網膜深處的特殊物鏡，並藉助雙光量子顯微鏡成功實現了對免疫細胞——小膠質細胞的視覺化觀察。在健康小鼠的視網膜裏，小膠質細胞的突起會緩慢移動，平穩地對一定範圍進行監測，而在糖尿病小鼠的視網膜中，這些突起的運動卻變得極為活躍，監測活動明顯增強。當給糖尿病小鼠使用治療藥物後，原本過度活躍的小膠質細胞突起運動逐漸恢復平靜，其活動水平降至與健康小鼠相當的程度。（供圖：神戶大學、橘吉壽副教授、曾谷尭之）
視網膜由負責感光的神經細胞、為神經細胞提供支撐的神經膠細胞，以及構成血管的細胞等共同組成。這些細胞通過名為「神經血管單元」的機制來維持神經活動與血流調節之間的平衡，進而保障正常的視覺功能。一旦神經活動與血流調節的這種平衡被打破，就會引發包括糖尿病視網膜病在內的多種疾病的發生與發展。糖尿病視網膜病作為糖尿病的三大並發症之一，也是導致失明的主要原因之一。
長期以來，人們普遍認為喪失視力主要是由血管障礙引起的，但近年來的研究表明，神經細胞與免疫細胞的異常變化會先於血管障礙出現。特別是常駐在視網膜中的免疫細胞——小膠質細胞，其作用受到了廣泛關注。小膠質細胞會不斷伸縮其突起，以監測週遭環境，一旦發現異常情況，便會啟動發炎反應。
另一方面，由於小膠質細胞在活體中的動態變化一直難以直接觀察，所以其具體行為機制尚未被完全明瞭。
此次，研究團隊藉助雙光量子顯微鏡，開發出一種具有高分辨率且可簡單觀察活體小鼠視網膜的新方法。
研究團隊通過將固定在小鼠頭部的裝置、用於保護角膜的定製隱形眼鏡，以及能夠清晰觀測視網膜深處的特殊物鏡組合在一起，成功實現了對活體視網膜的清晰成像。無需以往需要藉助昂貴且複雜的「自適應光學」設備，就能達成高質量的觀察效果。
運用這一新型觀察方法，對經藥物誘導患上糖尿病的小鼠視網膜進行檢查時，研究者發現了此前未知的小膠質細胞突起異常情況。
在健康小鼠的視網膜中，小膠質細胞的突起會緩慢移動，穩定地對一定範圍進行監控；而在糖尿病小鼠中，這些突起的運動變得極為活躍，活動明顯增強。
此外，進一步研究發現，當給糖尿病小鼠注射糖尿病治療藥物利拉魯肽後，原本過度活躍的小膠質細胞突起運動逐漸平復下來，其活動水平恢復至與健康小鼠相當的程度。值得注意的是，這種改善效果與血糖值的降低並無關聯，這表明利拉魯肽可能具備抑制視網膜免疫細胞（即小膠質細胞）異常活化的作用。若將小膠質細胞的過度活化作為指標，或有望幫助人們早期發現疾病。
橘吉壽副教授表示：「雙光量子顯微鏡是一種可以極小侵入性方式觀察活體組織的設備。過去，它主要用於觀察大腦皮質，但難以觀察眼球深處的視網膜細胞與血管。在本研究中，我們與研究生經過反復多次試驗，最終成功實現了對視網膜的簡便觀察。視網膜堪稱中樞神經系統的‘窗口’，我們希望這項成果不僅能夠應用於視網膜疾病的研究與診斷，還能助力解析中樞神經系統疾病的病理機制。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A
論文：Transpupillary in vivo two-photon imaging reveals enhanced surveillance of retinal microglia in diabetic mice」
DOI：10.1073/pnas.2426241122
