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顕微鏡技術の改良による細胞プロセスに関する新たな洞察

American Association for the Advancement of Science

このニュースリリースには、英語で提供されています。

研究者らは、生きた細胞に対する構造化照明顕微鏡(SIM)の解像度を大幅に高めた。この顕微鏡は、他の超解像顕微鏡法と比べて多くの利点を有する。その結果はすでに、細胞プロセスに関してはるかに詳細な理解をもたらしており、健康の研究に重要な意義を持つ可能性がある。現在、他の多くの超解像顕微鏡には複数の問題点がある。例えば、局在顕微鏡と誘導放出抑制顕微鏡は、撮像するために高レベルの照明強度と蛍光マーカーを必要とするが、これによりたとえ短時間であっても細胞にダメージを与え得る。SIMははるかに低いレベルの照明強度を用いるが、これまではその解像度は回折限界の2倍と限られていた。SIMの解像度を改善するため、Dong Liらは開口数(NA)の多いレンズを用いた。NAを多くすることで、SIMの解像度が100 nmから84 nmに改善されただけでなく、励起が細胞容積のごく一部に限られるため、さらなる光毒性の軽減と焦点外背景の除去がもたらされた。第2のアプローチで著者らは、同一波長の複数のストライプによる照明を用いて蛍光蛋白質のサブセットを活性化し、次いで別の波長のストライプパターンを用いてこれらの蛋白質を誘導して蛍光を発せさせた。2つの照明パターンを組み合わせることで62 nmの解像度が得られた。これは1つの照明パターンのみで得られる解像度を大幅に超えるものである。著者らは次いで、こうして得られた高い解像技術を利用して、細胞プロセスの新たな洞察を得ることを試みた。例えば、研究者の間では、細胞のクラスリン介在性エンドサイトーシスにおけるアクチンの役割について一部で議論があるが、改良されたSIMの解像度により、Liらはアクチンの存在下でクラスリンの内在化確率が高まることが確認された。著者らは、新しいレベルの解像度を用いて他のいくつかの細胞プロセスを調べ、相互作用する蛋白質について美しい画像とこれまでにない詳細を提供している。本記事には、この研究とその応用について説明する、ノーベル賞受賞者のEric Betzigや筆頭著者の Dong Liとのインタビューを含むマルチメディアコンテンツが付随している。

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Article #6: "Extended-resolution structured illumination imaging of endocytic and cytoskeletal dynamics," by D. Li; L. Shao; B.-C. Chen; E. Betzig at Howard Hughes Medical Institute in Ashburn, VA; X. Zhang; M. Zhang; P. Xu at Chinese Academy of Sciences in Beijing, China; X. Zhang at Central China Normal University in Wuhan, China; B. Moses; D.E. Milkie at Coleman Technologies in Newtown Square, PA; J.R. Beach; J.A. Hammer III; M.A. Baird at National Heart, Lung, and Blood Institute, National Institutes of Health in Bethesda, MD; M. Pasham; T. Kirchhausen at Harvard Medical School in Boston, MA; M. Pasham; T. Kirchhausen at Boston Children's Hospital in Boston, MA; M.A. Baird; M.W. Davidson at Florida State University in Tallahassee, FL; B.-C. Chen at Academia Sinica in Taipei, Taiwan.

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