近年、世界中で行われている脳腫瘍遺伝子解析の研究より、脳腫瘍の診断に有用な遺伝子異常が解ってまいりました。脳腫瘍患者の髄液には腫瘍本体からこぼれでたDNAがわずかながら存在し、髄液中腫瘍DNAをデジタルドロップレットPCR(ddPCR)という機械を使用して精密に遺伝子解析することで脳腫瘍の診断が可能です。この方法をリキッド（体液）・バイオプシー（生検）と言います。我々のグループは脳腫瘍のリキッド・バイオプシーを国内でいち早く成功しており、多くの論文報告をして参りました。実際に中枢神経系原発悪性リンパ腫、神経膠腫、びまん性正中神経膠腫などの脳腫瘍の診断に用いています（図2）。

これまで皮質神経機能局在を術前に評価する目的でfunctional MRI、PETなど様々な検査が進歩してきました。しかし脳神経外科手術を安全に行うためにはミリ単位の正確性を持って機能局在を同定する必要があります。覚醒下手術などの進歩により手術安全性は向上してきておりますが、実際の皮質神経活動を可視化する事は正確な手術をする上で大きな進歩をもたらすと考えられます。
術中神経活動のイメージングは1990年代から試みられております。これまでのイメージングは全て神経活動の結果生じる血流変化を可視化する方法です。この血流応答は比較的大きな反応であるというメリットはありますが、実際の神経活動より広い範囲に生じるため、神経活動領域を過大評価してしまうデメリットがありました。我々の用いるフラビン蛋白自家蛍光反応は神経活動により近い反応であり、これまで動物実験やヒト脳の切片での神経活動可視化に用いられてきました。しかし非常に微細な反応であるため、実験室という整った環境設定が求められ、ノイズの非常に多い手術室という環境では不可能と考えられてきました。我々は現代の手術顕微鏡やCCDカメラ、狭波長の青色光を照射できるレーザー光源などを用いることにより、世界で初めて脳神経外科手術中に生じた皮質神経活動をフラビン蛋白の緑色自家蛍光反応として可視化することに成功しました。今後はより簡便な方法でリアルタイムに神経活動を可視化する研究を進めて行きます。

脳神経のネットワークは脳機能を司る大切な構造である一方、後天的かつ異所性に造られる神経回路は、てんかんを引き起こすなど脳機能を損なう原因となります。また近年悪性脳腫瘍についても神経細胞と同じように細胞間ネットワーク形成が治療抵抗性の一つの原因として報告 (Osswald, et al. Nature528 (7580), 2015) され、Cancer Neuroscienceとして神経と腫瘍の接続が腫瘍細胞進展に重要な役割を果たすとして報告されるなど (Pan C, et al. Nature Cell Biology 24, 2022) など，脳内の細胞間ネットワーク形成の解明は，治療法の開発の方向性として今注目された分野の一つです。
私たちは、脳内の細胞間ネットワーク形成の解明の第一歩として、これまでにヒトと齧歯類に共通したタンパク質の活性化 (リン酸化) の観点で研究を進め、成長中の神経回路や損傷後に再生する神経を組織染色で可視化できる抗体を、既にいくつか報告してきました。こうした研究を支える技術として医学部研究推進センターの質量分析装置を活用し、成長中の神経細胞や脳腫瘍におけるタンパク質とその活性化を意味するリン酸化ついてプロテオミクス、リン酸化プロテオミクスを活用しています。現在こうした回路を組織学的に可視化する技術は、今後てんかんや脳腫瘍のネットワーク形成を解明するものとして研究を進めています。