国際研究チームが既存の光学常識を覆す新たな生体イメージング技術を開発した。強いレーザー光が特定の条件では極めて細く鮮明な鉛筆形のビームへと変わり、これを用いれば人の血液脳関門を既存の標準方式より約25倍速く3次元（D）で撮影しつつ、同等水準の解像度を維持できることを確認した。
米国マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究チームはこのような研究成果を国際学術誌「ネイチャー・メソッズ」に27日掲載した。
今回の発見は研究チームがマルチモード光ファイバーの限界を試す過程で得られた。マルチモード光ファイバーは光が複数の経路で同時に移動できる光ファイバーで、多量の光を伝送できる。ただし内部構造の微細な不完全性のため、光が複数経路へ拡散して混ざりやすい。
しかし研究チームはレーザー出力を光ファイバーが損傷し得る水準に近づけたところ、光が針のように細く鋭いビームへと集束することを確認した。レーザーが正確に0度の角度で光ファイバーに入射する状態で、光が光ファイバーを構成するガラスと相互作用するまでレーザー出力を高めた結果である。
続いて鉛筆形ビームを人間の血液脳関門の撮像に適用した。血液脳関門は脳を保護する一種の検問所である。血液中の毒性物質が脳へ入るのを防ぐ一方で、アルツハイマー病や筋萎縮性側索硬化症（ルー・ゲーリッグ病）などの変性性脳疾患の治療薬が脳へ到達しにくくする。したがって脳疾患治療薬を開発する際には、薬剤がこの関門を通過できるかを確認する過程が極めて重要である。
実際に鉛筆形ビームを活用して、血液脳関門の細胞がタンパク質を吸収する過程をリアルタイムで追跡できた。細胞レベルの3D画像を既存の標準方式より約25倍速く得ることができ、映像品質も比較可能な水準を維持した。
従来の光学イメージング方式は通常、薄い2次元（D）の断面を1枚ずつ撮影し、これを積み重ねて3D画像を作る。この方式は精密だが時間がかかる。細胞が薬剤を吸収する過程をリアルタイムで観察するにも限界がある。
今回開発した技術が注目されるもう一つの理由は、蛍光標識なしでも観察が可能な点である。生体イメージング研究では特定の細胞や物質を見るために蛍光物質を付与する場合が多い。蛍光標識を付ければ観察対象が発光するため可視化しやすいが、実験過程が複雑になり、細胞や薬剤の動きが実際の体内と異なる可能性があるという限界がある。
研究チームは「この技術は血液脳関門の研究だけでなく、多様な人工組織モデルで特定物質の動きを時間経過に沿って追跡するのに活用できる」と述べ、「『鉛筆ビーム』が生じる根本的な物理原理をさらに詳しく解明し、長期的には技術の商用化も推進する予定だ」と明らかにした。
参考資料
Nature Methods（2026）、DOI: https://doi.org/10.1038/s41592-026-03067-0