細胞トラッキング

オレンジサイエンスは、ライフサイエンスの中でも細胞生物学分野に関する研究機器に特化して販売およびサポートをしている会社です。

このページでは、細胞トラッキングとは何か、使用される装置例やアプリケーション例、実際のトラッキング画像や動画を例にご説明します。

細胞トラッキングとは

細胞トラッキングとは、生きた細胞を追跡し細胞の移動の様子や挙動を明らかにし、細胞組織の発生や疾患の原因を探っていくことです。細胞の挙動を捉えることは非常に難しく、多くの追跡手法や機器システム、ソフトウェアが開発されています。細胞トラッキング手法が発達することで医薬品開発や疾患要望などに活用することができます。

細胞トラッキングに使用される装置

ライブセル顕微鏡やイメージングシステム、細胞追跡装置、デジタルセルトラッキングシステム、タイムラプス顕微鏡、画像解析ソフトウェア、AIによる解析、バイオイメージングシステムなどが細胞トラッキングに用いられます。

細胞トラッキングのアプリケーション例

細胞の挙動を捉えることで細胞活動を細胞の動態を理解することができ様々な研究分野への応用が可能となります。細胞トラッキングも多くのアプリケーションに利用されています。

細胞増殖
分子追跡
細胞分化
細胞数のカウント
シグナル伝達
細胞死
細胞活動の速度や方向性のトラッキング
細胞の形態変化
細胞系統の再構築
細胞内の動態追跡
タンパク質追跡
悪性細胞サイクルの追跡
カルシウムの発振
創傷治癒
パーティクルトラッキング
位相差での細胞トラッキング
核の追跡

細胞トラッキングの画像・動画例

ここでは、オレンジサイエンスが扱うライブセルイメージングシステム - Lumascopeのソフトウェア「Lumaquant」を使用して撮影された細胞トラッキングの画像例をご紹介します。

Lumaquantは、蛍光顕微鏡や位相差顕微鏡、明視野顕微鏡で取得した2Dや2D + Timeデータセットを分析するのに非常に優れた細胞トラッキングソフトウェアです。

最先端の画像処理アルゴリズムによって、細胞、核、粒子などの対象物の強調、検出、追跡が可能です。多くの2Dレシピが搭載されており、データを総合的に分析し、広範な形態、強度、動き、および系統の測定値にアクセスすることができます。

Calcium Oscillation

Nuclei Tracking

Wound Healing

Cell Proliferation

Cell Tracking

Particle Tracking

Phase Cell Tracking

Cell Count

細胞トラッキングによる観察対象や細胞例

細胞トラッキングが活用される観察対象は幅広く、身体内や動植物のあらゆる組織や細胞、核、細胞膜、細胞小器官、特定のタンパク質、細菌などの観察に用いられます。主に研究用途として用いられる細胞としては、ips細胞、心臓、血管、皮膚、筋肉、肺、腱、靭帯、軟骨、骨の細胞や骨肉腫の細胞、癌細胞、心筋細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、血管前駆細胞、血管内皮細胞、乳房細胞、幹細胞、上皮細胞、線維芽細胞、酵母細胞、軟骨細胞、骨芽細胞、リンパ球などの身体内のあらゆる細胞や組織の研究、再生医療に関する研究に用いられます。

細胞トラッキングに関するコンテンツ

蛍光顕微鏡用語集

ライブセルイメージングとは

蛍光顕微鏡FAQ

蛍光顕微鏡 - Lumascope 商品一覧

LS850

ライブセルイメージング - Lumascope

Etaluma Microscope

インキュベーター内で使用できる

３色蛍光ライブイメージング顕微鏡

　エタルマのLumascope（ルマスコープ）は、優れた感度、解像度、ゼロピクセルシフトを備えた、半導体光学の新しいコンセプトで設計された、倒立型小型蛍光顕微鏡です。

　そのコンセプトのデザインにより、インキュベーター、ドラフトチャンバーなどの限られたスペースの中で使用でき、幅広いラボウエアでのライブセルイメージングを可能にします。

コンパクトデザインによりインキュベーターやワークステーション内で使用可能

A Dramatic New Concept

インキュベーター内で使用できる小型蛍光顕微鏡

Lumascopesは、従来の高価な顕微鏡に匹敵する高解像度画像を備える、用途の広い、コンパクトな倒立型蛍光顕微鏡で、日々顕微鏡を使用する科学者によって考案、設計されました。従来の倒立顕微鏡は非常に高価で、複雑で、不要な機能も多く搭載していましたが、 Lumascopeは、高画質、汎用性、小型化、使いやすさ、低価格を実現しました。

LumascopesはLED光源、Semrockフィルター、最先端の光学技術、CMOSセンサーにより、回折限界に近い解像度画像（理論上）の提供を可能にします。USBでPCと接続することにより、画像、タイムラプス、動画の取り込みが非常に簡単です。そして、非常にコンパクトなので、インキュベーター、安全キャビネット、ワークステーションなどの限られたスペースでの作業が可能で、モデルにより、外部からのリモート操作、イメージモニタリングが可能です。

Lumascopesは、手動XYステージ、または自動ステージを備えており、汎用のマイクロプレート、フラスコ、ディッシュ、カスタムラボウェアに対応しています。 USBで画像をコンピュータに直接送信するLumaviewソフトウェアが付属しているため、オンボードでの画像保存、処理が不要になり、コンパクト化を実現しました。 Lumaviewは、数秒、数分、数時間、または数日にわたるタイムラプス観察を可能にし、ライブビデオは毎秒最大30フレームで録画が可能です。

BPAE cells

BPAE cells stained to show nuclei (blue), alpha-tubulin (green), and F-actin (red) on an LS 620; LifeTech FluoCells slide #2; 40x Olympus objective.

多彩なアプリケーション・汎用性

ライブセルイメージング
細胞増殖、コンフルエンス
細胞移動、創傷治癒
トランフェクション効率の決定
タンパク質発現のトラッキング、定量化
細胞分化観察
含有分析
生体内調査
AC電源不要顕微鏡撮影

ベネフィット

LED光源とCMOSセンサーを高度な光学技術で顕微鏡に応用し、理論上最大値付近の解像度を得ています。お使いのラップトップにUSBで接続して使用し、動画やタイムラプスも取り込めます。システムを極力単純化したために、これまでの顕微鏡では考えられない丈夫な構造です。また、光源が弱くても十分な光度が得られているため、光が与える細胞への損傷や蛍光減衰が極力抑えられます。

レンズ着脱式（1.25~100倍対応！）
オリンパスレンズ使用可能（高画質）
培養インキュベーター内に収まる設計
回折限界付近の高解像度
3色（赤、青、緑）蛍光
位相差観察のオプション有
自動ステージモデル有

撮影例

マウス着床前胚発生

（LS620　対物x20（オリンパス製）で撮影）

東京大学農学生命科学研究科　

応用遺伝子学研究室でLS620を採用頂きました。

http://www.vm.a.u-tokyo.ac.jp/iden/ouyouiden/laboratory.htm

エレクトロポレーション(電気穿孔法):
脂質生成間葉幹細胞のための持続可能な細胞生物学保存細胞ラベリング論
Kathrin von der Haar 氏他
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30944770
エタルーマ社のインキュベーター蛍光顕微鏡LumaScope600（40倍の対物レンズ使用）で撮影されたエレクトロポレーションをされたAD-hMSCのeGFP発現

内皮細胞はSiM Pore’s のナノ多孔性シリコン窒化物膜上で24時間以上培養されました。採取後すぐのヒトの好中球をシリコン膜の上部から灌流し、強力な化学誘引物質(fmlp)をシリコン膜の下層チャネルに加えたものです。
この位相差ビデオは、Etaluma LS560を使用し、１分間に10フレームを30分以上の間撮影したものです。二種類の色は膜の上下を示しています。
ビデオ提供:ロチェスター大学McGrath研究室　分析:DRVision Quyen Tran

コラーゲンマトリックス(3Dコラーゲン発芽アッセイ)に埋め込まれたヒトのスフェロイド黒色腫 (メラノーマ)。個々の細胞がスフェロイドから出ようとしているのが見えます。コラーゲンマトリックスへの腫瘍の浸透／運動性を測定しています。タイムラプスはインキュベーター内のLS720自動蛍光顕微鏡で撮影したものです。
提供:ドレクセル大学Ed Hartsough研究室

卵母細胞の成熟過程における殺虫剤の影響について
Xiang-Shun Cui 氏他曰く、”フィプロニルは、ブタの卵母細胞の生体内での成熟期に、アポトーシスや細胞周期の進行停止を促進します。”

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10495-019-01552-w

フィルタープロファイル

蛍光色素リスト

堅牢性

Lumascopeはグローバルで600台近く販売されておりますが、人為的な故障も含め、不具合はほとんど報告されておりません。

下記動画はドロップテストの様子です。通常の使用で考えられる約１ｍの高さからの落下した後でも、正常に動作しているのがお分かり頂けます。

また、通常のインキュベーター内での使用はもちろん、90度の過酷な環境化でも数日間使用できた実績もございます。

ユーザーボイス

Alex Zambon

Pharmaceutical Sciences

「タイムラプスイメージングからの定量的データにより、単一細胞の細胞シグナル伝達について、前例の無い洞察を得ることができます。今まで、この分野の進歩の阻害要因は、従来のライブイメージングシステムのコストにありました。しかし、LS720により、低コストで多色ライブセルレポーターからリアルタイムのデータを得ることができるようになり、単一時点で異種細胞集団にわたる平均シグナルを測定する高価なELISAベースの壊れた細胞アッセイから、経時的に単一細胞分解能で本質的に自由なデータポイントを取得することに切り替えることができました。また、電動ステージとマルチウェルフォーマットのおかげで、もうプレートリーダーを使う必要はありません。」

R. Zucker

Neurobiology Division

「1200ピクセルのフレームサイズと20倍の対物レンズを搭載したLS 620は、標準のキセノン、ハロゲン、または白熱照明を使用した顕微鏡で見たものよりも、はるかに明るく、均一な照明を提供します。」

Stanford University

Stary Neuroscience Lab

「Lumascopeによって、はるかに高価な顕微鏡（よく知られているメーカー製）でも不可能だった低明度の蛍光ラベリングを解決することができました！」

ソフトウェア

Lumaview

Lumaviewには、個々の画像のキャプチャ、３色蛍光や１色蛍光、位相差などの合成画像、タイムラプスシリーズおよびタイムラプスビデオへの編集、ライブビデオなど様々な機能があります。現在下記の2つのLumaviewバージョンがあります。
○Lumaview 720/600シリーズ(LS720、LS620、LS600)
○Lumaview 500/400シリーズ(LS520 / 500、LS420 / 400)

最新バージョンのダウンロードは、こちらから。

デスクトップとラップトップのどちらでも使用いただけます。動作環境はWindows 7、8、8.1、10です。各Lumaviewバージョン用のユーザーガイド（完全版）はソフトウェアのヘルプセクションをご覧ください。Lumaviewのスタートアップガイドはダウンロードページからご確認いただけます。