解剖せずに体内が見える！塗るだけで「マウスの透明化」に成功！

皮膚を”透明”にする最短の方法が見つかったようです。

米スタンフォード大学（SU）、テキサス大学ダラス校（UTD）らは今回、マウスに食用着色料を塗るだけで、皮膚を透明化し、血管や内臓の動きを観察することに成功したと発表しました。

この食用着色料はスナック菓子やシロップなどに普通に使われている「タートラジン」です。

しかもタートラジンを洗い流せば、皮膚はすぐ元通りになるので、安全かつ簡単な医療ツールとしての応用が期待されています。

しかし、なぜ食用着色料を塗るだけで皮膚は透明になったのでしょうか？

研究の詳細は2024年9月6日付で科学雑誌『Science』に掲載されています。

目次

• どうして皮膚は「透視」できないのか？
• 皮膚の「透明化」に成功！ヒトでも可能か？

どうして皮膚は「透視」できないのか？

私たちの体は頑丈な皮膚に覆われており、その奥を透かし見ることはできません。

表に現れている太い血管などは見えますが、骨や筋肉の繊維の一本一本を見ることは不可能です。

これにはれっきとした物理的な理由があります。

私たちの皮膚は、液体やタンパク質、脂肪といった様々な物質がぎっちりと密に詰まった状態にあります。

そしてこれら液体・タンパク質・脂肪などは光を曲げる屈折率がバラバラです。

具体的には、体液の水溶性部分は屈折率が低く、タンパク質や脂肪の部分は屈折率が高くなっています。

こうした屈折率の違いが光を皮膚上で散乱させることで、不透明な状態となるのです。

皮膚を透明にするアイデア

しかしこの物理的な仕組みは逆に「光の屈折率を一致させれば、皮膚を透明にできる」ことを意味しているかもしれません。

そこで研究チームはこんな仮説を立ててみました。

「生きた皮膚に光を強く吸収する染料を染み込ませれば、皮膚全体の屈折率が一定に近づいて、光を散乱させずに中身を透かし見ることができるのではないか」

このアイデアをわかりやすくイメージ化したものがこちらです。

このアイデア実現のためにチームはまず、マウスの皮膚組織と光の相互作用を様々に変える化学物質を調べ、いくつかの候補をピックアップ。

その中から、スナック菓子やシロップの食用着色料として一般的に使われている「タートラジン（通称・黄色4号）」が最良の候補として選ばれました。

研究者によると「タートラジンは光を吸収する強い性質を持ち、水に溶かすと、その水がまるで脂肪のように光を曲げた」という。

つまりタートラジン溶液を皮膚に染み込ませると、液体部分と脂肪部分の屈折率が一致して透明化が期待できるのです。

チームはこの実証テストを行いました。

皮膚の「透明化」に成功！ヒトでも可能か？

チームは最初の検証段階として、薄くスライスした鶏むね肉にタートラジン溶液を染み込ませて、透明になるかを試してみました。

すると、ご覧ください。

下図の左は実験前、右は実験後ですが、右のタートラジンを塗り込んだ方は下に置いた「スタンフォード」の字がしっかりと透けて見えるようになったのです。

研究者の説明では、タートラジン溶液を塗ってから数分ほどで透明化が起こったといいます。

では次に、生きたマウスを対象に、一時的に毛を剃った皮膚にタートラジン溶液を塗り込みました。

最初に頭皮で行った実験の結果、タートラジンが皮膚全体に染み込むと、ものの見事に頭皮が透明化し、中が透けて見えるようになったのです。

頭蓋骨の表面を走る血管を皮膚ごしに0.001ミリメートルの解像度で見ることができました。

さらに同じ実験をマウスの腹部でも行っています。

結果は同様に、わずか数分以内で腹部の透明化が起こり、体内の肝臓や小腸、膀胱といった臓器をはっきりと識別することができたのです。

これは生きたまま内臓の動きを見ることができる点で、生体を傷つけない非侵襲的な医療ツールになると期待されています。

こちらはマウスの腹部を透明化した実際の画像ですが、刺激的な内容のためボカシを入れています。（※ボカシなしはこちらから。）

 

洗い流せば元通りに！

さらに重要なポイントは、マウスの皮膚を水で洗い流せば、皮膚の状態が元通りになったことです。

加えて、体内に吸収されてしまった余分なタートラジンも、塗布から48時間以内に尿となって体外に排出されることが確認されました。

またタートラジンの塗布によってわずかな炎症こそ見られたものの、それ以外は健康に悪影響もありませんでした。

この結果を踏まえて、タートラジンによる透明化は安全かつ簡単な方法として、医療目的に利用できると結論されています。

こちらは人体にタートラジンを塗った場合のシミュレーション映像です。

その一方で、この方法が私たちヒトにも応用できるかどうかは実証されていません。

そもそも私たちの皮膚はマウスの皮膚よりも数倍厚いため、タートラジンが皮膚の深層まで吸収されにくいと予想されます。

またタートラジンの塗布量も必然的に多くなりますが、それに伴う害悪はないのかどうかも確かめなければなりません。

しかしこれらの点がクリアになり、人体にも応用できると実証されれば、体内の様子を安全かつ安価に見る方法として医療界に革命を起こすと期待されています。

参考文献

Researchers make mouse skin transparent using a common food dye
https://news.stanford.edu/stories/2024/09/using-a-common-food-dye-researchers-made-mouse-skin-transparent

Researchers Create Solution That Makes Living Skin Transparent
https://news.utdallas.edu/science-technology/yellow-dye-solution-transparent-skin-2024/

A window into the body: groundbreaking technique makes skin transparent
https://new.nsf.gov/news/window-into-body-invisible-skin

元論文

Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adm6869

ライター

大石航樹: 愛媛県生まれ。大学で福岡に移り、大学院ではフランス哲学を学びました。 他に、生物学や歴史学が好きで、本サイトでは主に、動植物や歴史・考古学系の記事を担当しています。 趣味は映画鑑賞で、月に30〜40本観ることも。

編集者

ナゾロジー 編集部