BZ系列为神经干细胞和脊髓观察提供必要的成像

研究用于治疗脊髓损伤的神经细胞生成/再生机制

冈野秀之博士站在中枢神经系统再生的前沿研究领域。他在这一领域取得了多项世界最高水平的成就，研究范围很广。除了阐明神经细胞生成和再生机制的基础研究之外，作为一项应用研究，他的目标是利用干细胞建立脊髓损伤的再生疗法。在挑战伤者中枢神经系统不能再生的普遍医学观念的同时，冈野博士的研究继续朝着实现被证明是安全的再生治疗的目标前进。

01.与神经系统疾病和损伤治疗相关的突破性研究

近年来，再生医学的可能性越来越成为现实。关于胚胎干细胞和诱导多能性干细胞的讨论经常出现在新闻中，引起了公众的兴趣。皮肤再生在一定程度上已经被实际利用，人工制造血液的研究也在不断推进。

在各种再生医学科学中，人们最期待但也是最难实现的领域是中枢神经系统(大脑和脊髓)的再生治疗。这源于医学界早已接受的“一旦受伤，任何成年哺乳动物都无法再生中枢神经系统”的普遍观念。

用突破性的发现打破这种偏见的科学家是庆应义塾大学医学教授冈野秀之博士。冈野博士首次在成人大脑中发现神经干细胞的存在，为利用这些细胞进行中枢神经系统再生的可能性提供了证据，从而创造了世界历史。

冈野博士在上世纪90年代利用果蝇研究了神经干细胞的差异控制机制后，通过研究小鼠和狨猴的神经发育控制机制，继续进行了研究。狨猴的神经发育控制机制与人类的顺序接近。冈野博士的研究是利用成人大脑中存在的神经干细胞、ES和iPS细胞，揭开中枢神经系统生成机制背后的奥秘。

组成神经系统的神经元和神经胶质细胞是由神经干细胞共同产生的。冈野博士不仅阐明了这一过程，而且通过解释脑细胞产生背后的基本机制，他试图将这些发现与神经系统损伤和紊乱的治疗联系起来。这项研究的过程正在引起全世界的注意。

02.揭示了曾经被认为无法治愈的脊髓损伤的治疗方法

冈野博士基础研究的一个关键目标是脊髓损伤的治疗。脊髓损伤可能是由简单的意外摔倒或疾病引起的。一旦脊髓受损，就没有自然再生来修复问题。这会导致部分或全部丧失运动或感觉功能。据厚生劳动省称，仅在日本国内，每年就有5 000多人因诸如机动车辆事故等事故而遭受脊髓损伤。总共有超过10万人患有瘫痪。

冈野博士从事神经系统再生医学的工作，是由他亲眼目睹自己以前的一位老师因脊髓损伤而致残的经历引发的。于是，他从医生的责任感出发，开始挑战一个未知的研究领域，寻找治愈老师的方法。在研究过程中，在宣布中枢神经系统再生治疗的可能性后，他收到了许多脊髓损伤患者的来信。这一反应让冈野博士重新意识到自己研究的巨大意义。

目前，脊髓损伤的医学治疗方法研究已经超越了基础研究的初步阶段，正试图向下一阶段的发展迈进。
“我们的目的是通过永久治愈顽固性脊柱患者来面对一个从未有人尝试过的领域。正是出于这个原因，我们试图将基础研究获得的理论证据与该研究的临床转化结合起来。然后，我们计划尽一切努力确保使用神经干细胞、胚胎干细胞或诱导多能性干细胞的临床研究在不久的将来成为现实。为了获得一种高度安全的治疗方法，我们希望严格进行基础研究，并阐明再生背后的机制。”冈野博士的这些话表达了他的研究抱负。

04.拥有世界上最负盛名的研究人员和设备的实验室

目前，Okano博士的实验室由5个研究小组和2个独立(教授)主席组成。这个实验室拥有一支由研究人员、工程师、秘书和其他70多名工作人员组成的团队，堪称世界一流。除了普通狨猴、小鼠或果蝇的实验室外，该研究设施处于前沿，配备了最新的观察和测量设备，包括共聚焦显微镜和细胞分选机。

在使用的众多显微镜中，最新引入实验室的是KEYENCE BZ系列荧光显微镜。在实验室研究人员中，据说在演示期间对该设备的评价是积极的，甚至在设备被购买之前。这种显微镜的一个应用例子是观察与脊髓损伤有关的干细胞。该设备可以在低倍率下观察整个脊髓。

此外，图像拼接功能允许更大的视场，将几个放大的图像合并为一个宽视场的图像，减少了进行研究所需的时间。通过使用该功能，可以通过自动关联多幅图像，在短时间内创建宽范围、均匀亮度的图像。

Okano博士表达了将BZ系列引入实验室工作场所的结果:“到目前为止，图像合成是一项麻烦的任务，占用了研究人员的大量宝贵时间。然而，通过使用BZ系列，以前需要2周的实验现在只需要3天。通过这种提高效率的方式，我们可以多次重复相同的实验，从而提高吞吐量。通过这种方式，我们能够确认实验的可重复性，这是准确性的基础。这是基础研究的一个特别重要的组成部分，也是任何追求真理的科学家的一大优势。”

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05.BZ系列是观察脊髓整体图像的关键

尽管BZ系列显微镜刚刚被引入实验室，但已经有超过20名研究人员使用。这是因为各种功能的易用性直接关系到研究效率的提高。

Okano博士评价BZ系列:“仅仅通过在这样一个未知领域进行研究，严格证明结果是否表明神经细胞真的在再生，或者结果是否只是一种单一现象，就变得极其重要。因此，我们必须首先使用BZ系列来确认诸如脊髓等东西的整个图像。”

在世界领先的实验室之一，大量引进最先进的观测设备并不令人惊讶。冈野博士说，在所有这些设备中，“BZ系列是必不可少的。”“有各种不同的制造商生产的用于高倍率或高分辨率用途的显微镜设备。然而，得出的结论是，在需要观察整个细胞的情况下，只有BZ系列。”

在决定购买的目的时，必须考虑到实验室内设备的一般多功能性。“购买BZ系列的决定是在考虑到该设备的能力，使所有研究人员受益，而不限于单一的使用后做出的。”

在通用的多功能性方面，任何人使用该设备的便利性也被考虑在内。从这个角度来看，BZ系列不同于共聚焦显微镜，高水平的技能不需要使用设备，也不需要专业工程师与设备一起工作。即使是第一次使用它的人也能很快熟练地操作显微镜，这增加了有利于整个研究的吸引力。

除了研究效率的提高，Okano博士还指出了另一个关键特征:图像质量。他说:“一张清晰清晰的放大图片可以决定一篇论文是否通过审查。”从这个角度看，BZ系列没有什么值得期待的。

设置简单，操作简单，研究成果突出

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06.BZ系列的独特功能有助于提高研究效率

我们询问了在实验室中实际使用BZ系列的研究人员的意见。武彦Sunabori博士(庆应义塾大学医学院助理教授)目前正在研究大脑皮层神经干细胞的分化机制。他从一只普通绒猴的大脑皮层横截面上取了一个样本。然后，他使用BZ系列捕捉随着时间推移从神经干细胞产生神经元的过程。

Sunabori博士在观察样品时将BZ系列与共聚焦显微镜一起使用，他表示，“在低倍率下观察整个样品，或纠正模糊图像的焦点，BZ系列是非常有益的。”他接着说，在拼接放大的图像时，他偶尔会使用图像拼接功能来纠正任何连接链接或亮度差异。

“到目前为止，我们都是手动将单个图像拼接在一起。这需要时间，而且对比度总是不均匀，导致图像质量出现问题。这项任务现在由BZ系列自动执行，从而解决了我们之前的所有问题。以前需要花几个小时来校正和组合一系列的六张大脑皮层照片，而现在只需要几分钟。我对获得高质量图像的能力深感满意。”

根据Sunabori博士的说法，近年来，当提到论文中发表的照片时，我们处在“一个认为高质量是理所当然的时代”。Sunabori博士说，他自己在拍照时总是非常注意图像质量。

图像捕获、合成和校正也非常容易执行

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07.BZ系列启动迅速后，电源，使立即观察

在观察样本的整个图像时，Sunabori博士真正欣赏的功能是快速全聚焦功能。物镜的焦点位置沿着z轴电移动，在整个样品的不同焦点处捕获图像，产生一个完全聚焦的图像。在景深不同的情况下，如中枢神经系统的轴突，使用该功能消除了调整焦距的繁琐任务。

此外，动态单元格计数函数对于计算样本中的单元格数量也很有用。其独特的提取方法是根据亮度的变化来分离单个细胞，而不是通过二进制处理的轮廓提取，从而可以区分和计数非圆形、粘连严重的细胞。据说这提高了细胞计数的准确性。

除了有助于研究的功能外，其上电后快速启动也受到了研究者的高度重视。“虽然传统的荧光显微镜需要时间和精力来实现最佳设置，但BZ系列可以在我们需要的任何时候进行即时观察。这种用户友好性在经常使用BZ系列的研究生中也很受重视。”

冈野博士的研究机构处于神经系统再生治疗研究的全球前沿。然而，为了保持领先地位，这个研究机构必须通过它所面临的激烈的国际竞争。随着研究的不断进步，如何提高实验样本的观察效率是最大的挑战之一。BZ系列以其有益的功能和使用方便，为冈野研究所进行的开创性研究提供了强有力的支持。

(截至2008年7月)

卓越的用户友好，尽管高性能

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冈野秀之博士的后续成就

世界上首次成功使用人类iPS细胞治疗小鼠脊髓损伤

冈野秀之博士所从事的脊髓损伤再生治疗已经进入了一个新的阶段。据他在2009年2月4日举行的第5届庆应义塾大学先进科学技术研讨会上发表的声明，他在世界上首次成功地利用人类iPS细胞治愈了小鼠的脊髓损伤。

在这项实验中，从人类iPS细胞中培养的神经干细胞被移植到脊髓受损的小鼠体内。结果，与未移植组相比，29只移植组的大多数小鼠的运动功能有明显恢复，在前肢和后肢之间的协调能力得以实现，小鼠将重量放在后肢上。

由于小鼠神经细胞的结构与人类相似，因此该实验的成功可以说是人类应用的一大进步。目前，使用iPS细胞进行治疗涉及到肿瘤形成的副作用。因此，从治疗安全性的角度出发，Okano博士打算继续密切关注本实验的进展。

<常识>神经干细胞

神经干细胞是产生神经元和神经胶质细胞的干细胞，构成神经系统。传统上，医学领域的普遍看法是成年哺乳动物的大脑不产生神经细胞。但是，根据冈野博士的研究，确认了大脑内部存在神经干细胞的事实。这为中枢神经系统的再生治疗打开了一扇门。

<常识> iPS细胞

iPS是“诱导多能干细胞”的缩写。这些是由体细胞产生的多功能干细胞。从理论上讲，体内的任何细胞成分都可以由iPS细胞产生。然而，研究仍处于非常早期的阶段，许多问题——包括细胞在分化过程中的致瘤性转化问题——仍有待解答。