新しい顕微鏡が生きた細胞の美しい3D動画を撮影

新しい顕微鏡が街に登場し、その画像には驚かされる。エンジニアと生物学者からなる国際チームが、密集した細胞の間を拡散する単一のタンパク質や、細胞分裂時に細胞を引き離す繊維の動きなどの現象を観察できる顕微鏡を開発したと発表した。顕微鏡の下では、あらゆるものが生き生きと活動している。

「この結果は、生体システムの美しさと複雑さを直感的に思い起こさせるものだ」と研究チームは本日オンラインで公開された顕微鏡に関する論文に記している。言い換えれば、生物学は美しいということだ。

この新しいスコープのすごいところは、小さな特徴と素早い動きの両方を記録できることです。通常、これら 2 つの特性はトレードオフの関係にあります。高解像度で見る機器を作ろうとすると、より多くの測定を行う必要があるため、速度が遅くなります。さらに、強力な顕微鏡は、画像化するサンプルに大量の光線を照射するため、生きた細胞を死滅させてしまうことがよくあります。

「この研究結果は、生体システムの美しさと複雑さを直感的に思い起こさせるものです。」

格子光シート顕微鏡と呼ばれるこの新しい顕微鏡は、7 つの部分に分割された 1 つの光線を使用することで、2 つの問題を同時に解決します。光線の 7 分の 1 ごとにサンプルの特定の部分をカバーするため、ユーザーは 1 つの光線がサンプル全体をスキャンするのを待つ必要がありません。また、分割された光線によってサンプルが受ける放射線の量は通常よりも少なくなりますが、エンジニアは分割光のアイデアを最初にテストしたときには、その点については考えていませんでした。

「我々にとって衝撃的だったのは、エネルギーを1本ではなく7本のビームに分散させることで、光毒性が大幅に低下したことだ」と、顕微鏡の主任エンジニアであるエリック・ベッツィグ氏は声明で述べた。（ベッツィグ氏は今年、顕微鏡の他の進歩によりノーベル賞を受賞した。）「この経験から学んだのは、細胞に照射する光の総量も重要だが、細胞に照射する瞬間的なパワーの方がはるかに重要だということ」と同氏は述べた。

格子光シート顕微鏡が使用する光も珍しいものです。回折や分裂しない特殊なレーザー光であるベッセルビームを使用します。(詳細はこちら) ベッセルビームは、チェリーパイのてっぺんのような非常に薄い光の格子を作るように配置されています。その薄さが、高い空間解像度を実現しています。

ベッツィグ氏とその同僚は2011年にベッセルビーム顕微鏡を製作したが、最近になって顕微鏡の画像に現れていたぼやけた部分を修正するアルゴリズムを追加して装置を改良した。

はい、説明は十分です。画像を見てみましょう!

これは、コラーゲン繊維のマトリックスをすり抜ける白血球です。（「すり抜ける」というのは、おそらく科学的な用語でしょう。）

これは、T 細胞と呼ばれる免疫系細胞が破壊対象の細胞に近づいている様子を示す一連の画像です。(T 細胞はオレンジ色、ターゲットは青色です。スケール バーは 4 マイクロメートルを表します。) 頑張れ、T 細胞!

こちらは、T 細胞をさまざまな角度から拡大して見たものです。大きく開いた口を見てください。スケール バーは 5 マイクロメートルを表します。

成長中のショウジョウバエの胚を撮影したもの。奇妙だ。

最後に、分裂中の細胞です。オレンジ色のものは細胞の DNA で、現在 2 つの部分に分裂しています。DNA の周囲にある短い鎖は微小管と呼ばれる繊維で、すべてを分離するのに役立ちます。微小管は移動速度によって色分けされています。赤い微小管が最も速く、1 秒あたり 1.5 マイクロメートルの速さで移動しています。

新しい顕微鏡を使用したい科学者は、こちらから申請できます。顕微鏡はバージニア州の私立研究キャンパス、ジャネリア ファームに設置されており、無料で使用できます。ハーバード大学とカリフォルニア大学サンフランシスコ校にも新しい格子光シート顕微鏡があります。