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» 2021年09月06日 15時00分 公開

細胞100万個を同時観察できる光イメージング法を開発医療機器ニュース

大阪大学は、1辺が1cm以上の大視野の中の個々の細胞動態を観察できる光イメージング法を開発した。10万〜100万個もの細胞集団を1つの視野で撮像するほか、全ての細胞の動態を動画として観察できる。

[MONOist]

 大阪大学は2021年8月19日、1辺が1cm以上の大視野の中の個々の細胞動態を観察できる光イメージング法を開発したと発表した。10万〜100万個もの細胞集団を1つの視野で撮像するほか、全ての細胞の動態を動画として観察できる。

 視野は1.46×1.01cm2を有し、細胞集団全体のcmスケールでの動態を瞬時に撮像する。同時に、個々の細胞のμmスケールの動態をスケール階層をまたいで観察できる。この手法を「トランススケールスコープ」と称し、今回開発した装置を「AMATERAS(A Multiscale/Multimodal Analytical Tool for Every Rare Activity in Singularity)」と名付けた。

キャプション マウス脳のトランススケールイメージング 出典:大阪大学

 AMATERASでは、一般的な生物用顕微鏡で使用されるカメラとレンズではなく、マシンビジョン用の1.2億画素CMOSセンサーと倍率2倍のテレセントリックマクロレンズを使用。カメラとレンズを直結し、試料の下側から観察する配置とした。蛍光観察のための3色の高輝度LEDを試料の斜め下から入射することで、LED光が観察用レンズに入らない仕組みになっている。

キャプション 開発した装置の概要図(クリックで拡大) 出典:大阪大学

 蛍光ビーズを視野全域に散布して観察したところ、1.46×1.01cm2の視野全域で同等のイメージング性能が得られた。空間分解能は2.3μmで、単細胞を十分に観察できる。

キャプション 光学特性(クリックで拡大) 出典:大阪大学

 次に、核染色をした上皮細胞を白色の透過光と緑色の蛍光で観察した。その結果、119万細胞を同時に観察でき、撮像時間は透過光像、蛍光像ともに1秒だった。つまり、たった1秒で100万を超える細胞を同時に観察できたことになる。

キャプション 上皮細胞の観察例(クリックで拡大) 出典:大阪大学

 HeLa細胞を用いたカルシウムイメージングでは、10万〜100万個の細胞集団の中で0.01%しか存在しない希少な細胞や現象を検出できることが示された。

キャプション HeLa細胞のカルシウムイメージング(クリックで拡大) 出典:大阪大学

 従来の生物顕微鏡では、細胞観察は103個程度まで、視野は数mm程度までだった。AMATERASは主に市販のカメラとレンズで構成されたシンプルなシステムであり、導入やカスタマイズが比較的容易だ。研究チームは、トランススケールスコープの普及により、基礎研究から臨床応用まで幅広い貢献に期待できるとしている。

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