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レーザーなしで100nm・41時間…化学光で生きている細胞を長く見た顕微鏡
中国の研究者らは、外部レーザーを照射せずに化学反応や生物発光が出す弱い光を集めて約100ナノメートル解像度の超解像度映像を作るRIED技術を開発しました。生きている細胞のミトコンドリア移動を最長41時間連続観察した結果がNature 9月3日号の表紙研究で紹介されました。
細胞内のすべての構造を41時間100ナノメートルでリアルタイム撮影したわけではありません。標識物質と発光反応、撮影間隔、計算復元が必要な研究手法であり、適用対象によって速度と解像度のバランスが異なります。
なぜレーザーを取り除こうとしたのか
蛍光顕微鏡は外光で標識を浮かべますが、長時間照らすと標識が望ましく、細胞が損傷する可能性があります。化学発光と生物発光は反応自体が光を出すため、外部照明は不要です。問題は、光子が少なくて一枚を得るのに時間がかかり、動き情報がぼやけてしまうということでした。
弱い光でどのように鮮明にしましたか
ＲＩＥＤは、時間とともに揺れる発光信号を複数フレームで記録した後、エントロピー重み付け相関とデコンボリューションを組み合わせて構造情報を復元する。研究陣は電気化学発光・化学発光・生物発光の３つの方式で細胞小器官映像を作り、約100nm離れた微細構造を区分しました。
41時間観察では何を見ましたか
生物発光標識を短生きた細胞でミトコンドリアが細胞間で移動する過程を長期間追跡しました。直接的かつ比較的まっすぐな移動と、止まった後方向性を帯びた間接移動の様相を区別しました。これはミトコンドリアの移動の原因を確定した結果ではなく、全体のプロセスを観察する新しいウィンドウを開いたものです。
従来の超解像顕微鏡よりも常に良い
いいえ。いくつかの蛍光技術は、より高い位置精度またはより速い撮影を提供します。 RIEDの利点は、外部励起光がなく、光毒性と光退色の負担を減らし、広い視野と長時間観察を一緒に狙えることです。一方、発光化学、標識効率、計算の回復と反応条件に依存します。
次の検証は何ですか
他の細胞や組織でも同じ解像度と生存性を維持しているのか、動きの速い過程で時間分解能が十分であるのか、復元アルゴリズムが構造を間違って作らないのか、独立再現が必要です。原料とデモコードは公開されていますが、まだ汎用臨床機器ではありません。