革新的顕微鏡が生きた細胞のサブセルラー動態をリアルタイム3D撮影、格子光シートと適応光学を融合
ハーバード医科大学とハワード・ヒューズ医学研究所の研究者たちが、多細胞生物内のサブセルラー動態を撮像できる先進顕微鏡を開発しました。格子光シート顕微鏡法と適応光学を組み合わせ、オルガネラが細胞内で形作られる振る舞いをリアルタイムで観察可能にしました。
従来顕微鏡の限界
3世紀以上、顕微鏡で細胞を観察してきましたが、最高の可視化はガラススライド上の単離細胞から得られていました。多細胞生物内の細胞をリアルタイム観察するのは、周囲の分子構造や組織が光を散乱させ重要ディテールをぼやけさせるため極めて困難でした。強力な光ビームを使えば光毒性で組織を損傷・歪曲させます。
2技術の融合でブレイクスルー
- 格子光シート顕微鏡法:構造化光シートで試料の連続面を蛍光励起し、3D画像列を高速取得。光毒性による細胞損傷を低減。
- 適応光学:天文望遠鏡で用いられる技術。波面歪みを解析し、液晶アレイや変形ミラーで積極的に補正。
二光子レーザーで適応光学セットアップを生成し、格子光シートが多細胞生物を貫く際、薄い照明を維持して歪みのない標的細胞画像を生成。様々な生物サンプルで検証し、完全インタラクティブな3D動画など情報可視化ツールも開発しました。
驚異的な成果
血管壁(紫)を突き破るがん細胞(緑)が鮮明に可視化。ゼブラフィッシュの眼細胞を3Dで撮影。オルガネラが細胞内で形作られる振る舞いをリアルタイム観察。受容体媒介エンドサイトーシス(細胞がホルモン、代謝産物、タンパク質を取り込むプロセス)の準分子レベル詳細も捕捉しました。
今後は小型化・低コスト化へ
現在のシステムは3メートル長のテーブルサイズ。次版はコンパクトかつ安価に。最初の顕微鏡はジャネリア研究キャンパスに設置され、他の科学者も利用可能になります。
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