生きた細胞内の高精細3D映像化に成功

生きた細胞内の高精細3D映像化に成功
以下は、記事の抜粋と動画です。


複雑で微細な細胞の世界は、何百年もの間、スライドガラスの上に載せられ、顕微鏡で撮影されてきた。しかしこのたび、4月20日付けの学術誌「サイエンス」で発表された新たな撮像技術によって、生きている細胞の3D映像を高解像度で撮影できるようになり、驚きの細胞の世界をとらえることに成功した。

2014年のノーベル化学賞を受賞したEric Betzig(ベツィグ)氏は、米ハワード・ヒューズ医学研究所に属する研究機関ジャネリア・ファームのチームを率いて、既存の2つの技術と3つの顕微鏡を組み合わせた、新たな超高解像度顕微鏡「フランケンスコープ」の開発に成功した。

今回の研究では、2つの光学的な問題が課題となった。

1つは、ゼブラフィッシュの表皮細胞が、車のフロントガラスについた水のように作用し、透過しようとする光がぼやけて散乱してしまう問題だ。より内部を見ようとするほど、像がゆがんでしまう。この問題に対処するため、ベツィグ氏は補償光学という天体観測の技術を応用した。地上にある望遠鏡で撮影した場合、宇宙の遥か彼方の画像は、地球の大気により同様にゆがんでしまう。補償光学とはそのゆがみを測定し補正する技術で、星、銀河、他の天体の画像を鮮明で明瞭にできる。

もう1つの問題は、従来の顕微鏡では、晴天のサハラ砂漠の日差しよりも数百万倍も明るい光を利用するため、研究しようとしている細胞を傷つけたり、殺すことすらあるということだ。そこで、新たな顕微鏡では、2014年に同氏が共同開発した格子光シートと呼ばれる技術を取り入れた。微小な光源が格子状に置かれた薄い光のシートを照射する方法だ。この光のシートを、細胞をスライスするように1秒間に何百回も照射することで、より速く、より詳しく、より穏やかな条件で生きた細胞を撮影できるようになる。

そして、この撮影法と補償光学を併用することで、高精細3Dモデル画像の作成に成功した。


元論文のタイトルは、”Observing the cell in its native state: Imaging subcellular dynamics in multicellular organisms”です(論文をみる)。解説記事はこちら

英語の記事では「フランケンスコープ」とは呼んでいません。ただ、3メートル以上の巨大な装置なので、“It’s a bit of a Frankenstein’s monster right now”とBetzig氏が言っているだけです。現在彼らは、この新しい顕微鏡を普及させるために小型で安価な次世代バージョンを開発中とのことです。今のところ、透明な組織に限られるようですが、将来はいろいろな細胞の3次元動画がみられるようになることを期待しましょう。

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