細胞イメージング

バーチャルナノスコピー：細胞レベルでの生体組織の探査

バーチャルナノスコピーとは

バーチャルナノスコピーは、科学者が細胞レベルで生物組織のズーム可能な画像を作成できる新しい技術です。何千もの個々の電子顕微鏡画像を組み合わせて、首尾一貫したインタラクティブな全体を作成します。これにより、視聴者は、組織全体のビューから個々の細胞内部まで、かつてない詳細さで組織の構造を探索できます。

バーチャルナノスコピーの仕組み

バーチャルナノスコピーは、電子顕微鏡を使用して、わずかに重なり合った何千もの画像を収集することから始まります。これらの画像は、自動化されたソフトウェアプログラムを使用してステッチされます。このプログラムは、個々の画像の向きに関するメタデータと、各画像内の類似した特徴を比較して、正確に配置する場所を決定するアルゴリズムを使用します。

結果として得られる画像は、ズームインおよびズームアウトしてさまざまなレベルの詳細を表示できる巨大なファイルです。たとえば、記事に示されているゼブラフィッシュの胚画像は、26,000を超える個々の画像で構成されており、総重量は281ギガピクセルです。これにより、視聴者は、胚全体のズームアウトされた画像から、特定の細胞内の核などの構造の詳細なビューに移動できます。

バーチャルナノスコピーの利点

バーチャルナノスコピーは、従来の電子顕微鏡よりいくつかの利点があります。第1に、科学者は組織サンプルの完全な3Dビューを作成できます。これは、小さな組織領域の2D画像のみをキャプチャできる従来の電子顕微鏡とは対照的です。

第2に、バーチャルナノスコピーにより科学者は、非破壊的な方法で組織サンプルを探索できます。従来の電子顕微鏡では、サンプルを構造を損傷する可能性のある方法で保存する必要があります。一方、バーチャルナノスコピーではサンプルの準備が不要なため、生きた組織の研究に使用できます。

第3に、バーチャルナノスコピーは従来の電子顕微鏡よりもはるかに高速です。電子顕微鏡の1つの画像を収集して処理するのに数時間または数日かかる場合があります。一方、バーチャルナノスコピーを使用して、組織サンプルの完全な3D画像を数分で作成できます。

バーチャルナノスコピーの応用

バーチャルナノスコピーは、生物学的調査に幅広い用途があります。細胞、組織、および器官の構造を研究するために使用できます。また、胚の発達を追跡したり、細胞に対する薬物や毒の影響を調査したりするためにも使用できます。

この記事では、研究者はバーチャルナノスコピーを使用して、ゼブラフィッシュの胚、ヒト皮膚組織、マウスの胚、マウスの腎臓細胞を分析しました。彼らは、バーチャルナノスコピーを使用して、細胞内の新しい構造を特定し、時間の経過とともに細胞の動きを追跡できることを発見しました。

結論

バーチャルナノスコピーは、科学者が生物学的組織を研究する方法に革命を起こしている強力な新しいツールです。組織サンプルの完全な3D画像を作成し、非破壊的な方法で組織サンプルを探索し、従来の電子顕微鏡よりもはるかに高速に行うことができるという、従来の電子顕微鏡に対するいくつかの利点があります。その結果、バーチャルナノスコピーは今後数年間で生物学的調査において重要な役割を果たすことが期待されています。