3次元生細胞イメージングのための次世代ホログラフィック顕微鏡

Anonim

韓国科学技術高等研究所(KAIST)の物理学科の永永(パク・ヨンギュン)教授と研究チームは、生きた細胞を染色せずに3Dイメージングする強力な方法を開発しました。 研究者たちは、朴教授が共同設立した「トモキューブ(TomoCube)」という韓国のスタートアップを通じて、新しい顕微鏡ツール「ホロトモグラフ(holotomography)」-1を世界市場に投入すると発表した。

朴教授は、バイオフォトニクス分野の有力な研究者であり、デジタルホログラフィック顕微鏡技術の研究に多くの研究キャリアを携えてきました。 TomoCubeのR&Dチームと協力して、生物細胞や組織のリアルタイムのラベルフリー視覚化を可能にする最先端の2D / 3D / 4Dホログラフィック顕微鏡を開発しました。

HTは、X線コンピュータ断層撮影(CT)の光学的類推である。 X線CTとHTは共に、物理的な原理(波の散乱の逆)を共有しています。 違いは、HTはレーザー照射を使用し、X線CTはX線を使用する点です。 セルの複数の2Dホログラムの測定から、様々な角度のレーザ照射と結合して、セルの3D屈折率(RI)分布を再構成することができる。 再構築された3D RIマップは、細胞膜の質量、形態、タンパク質濃度、および動態を含む、細胞の構造的および化学的情報を提供する。

HTは、ユーザが、例えば、乾燥質量およびタンパク質濃度などの生物学的細胞の固有の特性を定量的かつ非侵襲的に調べることを可能にする。 HTのユニークで特殊な機能を活用した研究チームのブレークスルーの中には、2015年4月20日にOpticaに掲載された光学的に閉じ込められた粒子の3Dビジュアライゼーションと位置追跡を同時に行う主要記事を含むいくつかの最近の出版物があります。

現在の蛍光共焦点顕微鏡技術は、高いコントラストの分子情報をレンダリングするために外因性標識剤の使用を必要とする。 従って、欠点としては、光漂白、光毒性、および正常な分子活性の妨害の可能性がある。 身体の中に再注入される必要のある免疫または幹細胞は、蛍光顕微鏡法を用いるのが特に困難であると考えられる。

「世界で現在利用可能な2つの高分解能断層顕微鏡の1つであるHT-1は、仕様や機能性に関して最高のクラスであると私は考えています。サンプル調製時間が数日から数分から数分に短縮されます」とPark教授は述べています。

韓国の2つの病院である盆唐(ソウル)のソウル国立大学病院とソウルのボラマエ病院はこの顕微鏡を現在使っている。 研究チームは、米国サンフランシスコで2月16-18日に開催されたPhotonics West Exhibition 2016にHT-1を導入しました。

朴教授は、「私たちの技術は、顕微鏡下での細胞観察の新しいパラダイムを確立しました。将来、この医薬品、神経科学、免疫学、血液学、細胞生物学の各分野でこの断層顕微鏡がより広く使用されることを期待しています。

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