非共鳴ラマン分光法による無標識in vivoヒト網膜の分子プロファイリング

視力が衰える前にわずかな変化を見つける

多くの眼や脳の疾患は、人が視界のかすみや記憶障害に気づくずっと前から静かに神経細胞を傷つけます。標準的な眼の検査で目に見える損傷が現れるころには、既に回復不能なダメージが進行していることが多いです。本研究は、染料や注射を使わずに眼内の生体組織の化学組成を読み取れる光学的手法を探ります。目の後部にある薄い神経層である網膜を調べることで、脳への便利な“窓”として早期の病的兆候をとらえることが目的です。

分子に“耳を傾ける”穏やかな光

研究者たちはラマン分光法と呼ばれる手法を用いています。これは安全な狭いレーザービームを使う方法です。この光が組織に当たると、大部分は変化せずに戻ってきますが、ごく一部が分子と相互作用して色がわずかにずれて戻ってきます。そのずれは、脂質、タンパク質、糖、DNAの構成要素などの広い化学群の存在を反映する一種のバーコードを形成します。コントラスト用の染料や物理的接触を必要としないため、本手法は自然に穏やかで無標識であり、人への繰り返し測定に適しています。

網膜の静かな場所を見つける

これまで生体眼でこの手法を使おうとした試みは、中心網膜の色素が発する強い自然発光が微弱な分子信号をかき消すという大きな障害に苦しんできました。本研究では、ボランティアの眼底の多数の位置を従来のイメージングでレーザースポットを誘導しながら注意深く走査しました。その結果、ほとんどの領域は圧倒的なバックグラウンド光を出す一方で、例外的に一つの重要な領域があることがわかりました。それが視神経乳頭で、ここでは網膜からの神経線維が束ねられて眼外へ出ます。この場所では問題となる色素が自然に欠如しており、分子信号が明瞭に現れ、脂質、タンパク質、糖、遺伝物質に関連した特徴を示しました。

個々の眼を時間を追って観察する

この「有望なスポット」を特定した後、研究者たちは同一人物の同一領域を4か月間にわたる7回のセッションで繰り返し測定しました。高度なデータクリーニング法を用いてノイズを除去し、全体の明るさの小さな変化を補正しました。得られた分子フィンガープリントは訪問ごとに非常に一貫しており、この手法が実用に足る安定性を持つことを確認しました。同時に、信号の一部には実際の変動が見られ、特定の脂質、糖、アミノ酸などの成分の変化を示唆しており、視覚情報経路のこの多忙な交差点における神経細胞活動や支持細胞の自然な増減を反映している可能性があります。

加齢の化学的足跡をたどる

この光学的フィンガープリントが網膜の神経組織の加齢変化を追跡できるかを調べるため、研究チームは20代から70代後半までの健常なボランティア21名を対象に解析しました。各被験者について視神経乳頭で複数のスペクトルを記録し、45歳未満、中年層、65歳以上の3つの年齢群を比較しました。統計解析により、臨床的に正常な参加者でもスペクトルは年齢によって異なるクラスタを示すことがわかりました。特に、コレステロール様分子や細胞膜成分などの特定の脂質に主に関連する信号は年齢とともに強くなる傾向があり、一方でタンパク質やDNA関連構造に影響されるバンドは低下する傾向がありました。これらの変化は、年齢とともに神経組織の化学的景観が徐々に再構成されることを示しています。

眼と脳の健康にとっての意味

生体の人から視神経乳頭で明瞭かつ再現性のある分子フィンガープリントを安全に測定できることを示した本研究は、新しいタイプの眼科検査の基盤を築きます。神経層の目に見える薄化を待つ代わりに、将来的には緑内障、加齢性黄斑変性症、さらには眼に痕跡を残す脳疾患のような状態で早期に現れる微細な化学変化を医師が監視できるようになるかもしれません。著者らはまた、加齢自体が網膜化学に測定可能な変化を既に引き起こすため、今後の研究では正常な加齢パターンと真の病的信号を慎重に分離する必要があると注意しています。それでも、この無標識手法は眼と脳の神経損傷をより早期かつより正確に検出する有望な道を提供します。

引用: Sentosa, R., Kendrisic, M., Salas, M. et al. Label-free in vivo molecular profiling of the human retina by non-resonant Raman spectroscopy. Commun Biol 9, 511 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09744-2

キーワード: 網膜, ラマン分光法, 視神経乳頭, 分子イメージング, 加齢