400年以上前に始まって以来、顕微鏡法は飛躍的に進歩し、個々の原子にさえも照準を合わせてきました。 現在、Nick LunnがNational Geographicに報告しているように、新しいタイプの顕微鏡は、生体内を移動し動作する生細胞の高解像度の3D画像をキャプチャし、フィールドをさらに大きく前進させています。
ハワードヒューズメディカルインスティテュートのプレスリリースによると、ほとんどの顕微鏡は3Dで細胞の動きを捉えるには遅すぎます。 また、研究者は生細胞を画像化していますが、細胞のグループの高解像度画像を取得することは困難です。 また、高性能の最新の顕微鏡は、太陽の数千倍から数百万倍の強力な光で細胞を浸します。これにより、細胞の挙動が変化したり、微細な被写体に損傷を与えたりすることがあります。
「これは、進化した生物に幸福に閉じ込められた、本来の状態の細胞が見られないという疑わしい疑問を提起します」と、化学ノーベル賞受賞者でプロジェクトチームリーダーのハワードヒューズのエリックベツィッヒは言います。 「見ることは信じているとよく言われますが、細胞生物学に関して言えば、より適切な質問は「私たちが見るものをいつ信じることができるのでしょうか？」です」
生物の内部を覗き込むことに関する特定の問題の1つは、被写体の表面が光を散乱させ、画像を歪める傾向があることです。 そして、深く見るほど、問題は悪化します。 この問題を克服するために、新しいスコープは、補償光学と呼ばれる天体物理学の手法を使用しています。 地球の大気に起因する画像のゆがみを補正できる新時代の地上ベースの望遠鏡のように、スコープは表面散乱に起因する歪みを補正できます。
「光がどのように歪むかを測定できる場合、ミラーの形状を変更して、等しく反対の歪みを作成し、それらの収差をキャンセルできます」とベツィヒはルンに語ります。
この新しいスコープを機能させるのに役立つもう1つの最先端の技術は、ラティスライトシート顕微鏡法と呼ばれます。この技術は、この10年前にベツィヒが開発した技術です。 損傷した高強度の光線でサンプルを浸す代わりに、顕微鏡はサンプル全体にわたって極薄のシートを掃引し、多くの高解像度の2次元画像を生成します。 これらを積み重ねて、サンプルを漂白したり損傷したりすることなく、3D画像を作成します。 2つの手法の結果は、細胞が自然に動作する明確な3D画像です。 この技術の詳細な説明は、 サイエンス誌に掲載されています。
「カバースリップでセルを調べることは、動物園でライオンを見ているようなものです。彼らの本来の行動を正確に見ているわけではありません」とベツィヒはルンに語ります。 「[スコープの使用]は、ライオンがサバンナでカモシカを追いかけるのを見るようなものです。 あなたはついに細胞の真の性質を見ています。」
これまでに作成された画像は息をのむほどです。 LiveScienceの Brandon Specktorが報告しているように、研究者は透明なゼブラフィッシュ、線虫、癌細胞に焦点を合わせました。 彼らの最初の3D映画には、血管を移動する癌細胞、糖分子を飲み込む免疫細胞、および詳細に分裂する細胞が含まれます。
細かい画像よりもさらにエキサイティングなのは、詳細の強度により、研究者が表示している組織を「爆発」させて個々の細胞を見ることができることです。 「この顕微鏡で実験を行うたびに、私たちは何か新しいことを観察し、テストするための新しいアイデアと仮説を生み出しました」と、ボストン小児病院の主任研究者であるTomas Kirchhausenはプレスリリースで述べています。 「私が考えることができる生物学的システムまたは生物のほとんどすべての問題を研究するために使用できます。」
この顕微鏡革命が研究室から抜け出し、他の大学や病院に届くまでには時間がかかります。 Specktorが報告しているように、最初の顕微鏡は他の顕微鏡や機械からの小片と一緒に丸まった「フランケンシュタインの怪物」です。 現在は10フィートの長いテーブルを占有しており、動作するにはカスタマイズされたソフトウェアが必要です。
しかし、プレスリリースによると、協力ラボに収容される2つの第2世代スコープは、1つのデスクのスペースしか占有せず、それらを使用する世界中の研究者が利用できるようになります。 チームはまた、他の機関が独自の施設を構築できるように、機器の計画を掲載します。 おそらく10年後には、ベツィッヒはSpecktorに、より小型で手頃な価格のモデルが商業的に入手可能になると語っています。
それまでは、新しい画像は私たちを乗り切る必要があります。 スコープからの画像を初めて見たとき、「驚くほど素晴らしい」とLunnに語ったBetzigに同意します。これは、もちろん、「本当にきちんと」の科学用語です。
