Anantha, P., Gupta, A., Kim, J. H., Saracino, E., Raj, P., Lucarini, I., Tanwar, S., Chen, J., Gu, L., Agrawal, J., Convertino, A., Barman, I. “Disordered Glass Nanowire Substrates Produce in Vivo‐Like Astrocyte Morphology Revealed by Low‐Coherence Holotomography.” Advanced Science 2026, 13, 13424. https://doi.org/10.1002/advs.202513424
背景
アストロサイトは、中枢神経系において恒常性の維持や神経活動の調節、代謝支援を担う星状の細胞である 。この細胞は三次元的に広がる複雑な分岐構造を持ち、シナプスや血管と接触することで脳内の環境を動的に制御している 。細胞の形態は機能や成熟度を反映する重要な指標であり、周囲の微細な環境の変化を敏感に捉える性質がある 。そこで、生体外で生体内に近い複雑な細胞形態を再現するため、ナノメートル単位の微細な線状構造を持つナノワイヤ基板が利用される 。これは細胞外基質の線維構造を模倣し、細胞骨格の再編や極性を誘導する優れた特性を持つ 。一方、細胞を傷つけずに観察する手法として、光の位相を利用して無標識で細胞内の屈折率分布を可視化する三次元画像化技術であるホロトモグラフィーが注目されている 。特に、発光ダイオードなどの干渉性の低い光源を用いる低コヒーレンスホロトモグラフィーは、雑音を抑え、複雑な基板上でも精密な解析を可能にする先進的な技術である。
従来の問題点
しかし、従来の平面的なガラス基板では細胞が不自然に扁平化し、本来の機能を反映する星状構造が失われる問題がある 。また、多くのナノ構造基板は光を通さず散乱が強いため、透過型の観察が極めて困難である 。従来のレーザー光源を用いた画像化法では、基板の不規則な表面による光の散乱が背景の雑音となり、正確な三次元再構成ができないという課題がある 。
解決方法と結果
そこで、本研究では透明な二酸化ケイ素ナノワイヤ基板と低コヒーレンスホロトモグラフィーを統合し、無標識での高精度な形態解析を実現した 。解析の結果、ナノワイヤ上では生体内と同等の高度な分岐と成熟が促進されることが証明された 。また、基板の局所的な硬さや機械的特性の空間的な偏りを非接触で精密に測定する目的で、Cobolt社製レーザーを用いたブリルアン顕微鏡による評価が行われた 。これにより、物理的な無秩序さが細胞の成長を促す要因であることが突き止められた 。
※この要約は、オープンアクセス論文（CC BY 4.0）に基づいています。
論文で使用されたCoboltのレーザー
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