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ライブセルイメージング

ライブセルイメージングとは

ライブセルイメージングとは、細胞や身体の組織を生きたまま観察する方法です。観察には蛍光顕微鏡やライブセルイメージングシステム、タイムラプス蛍光顕微鏡などが使用されます。生きたままの細胞の挙動を研究することで、身体機能のより生物学的なアプローチが可能となります。

ライブセルイメージングの導入

ライブセルイメージングは倒立顕微鏡の発明から始まり、培地下で増殖している細胞を実験器具の底面でイメージングできるようになりました。フラスコ、シャーレ、マイクロプレートは、不死化された細胞株や研究用の初代細胞を増殖させるために普及しました。

蛍光ライブセルイメージング

蛍光タンパク質の導入により、蛍光顕微鏡による生きた細胞の観察が可能になりました。それ以前は、細胞内の構造物を害を与えずに標識できる化学染色が限られていましたが、蛍光タンパク質を用いた蛍光顕微鏡法により、細胞内の構造物に害を与えずに観察できるようになり、多くの重要なタンパク質および構造を、生きた細胞内で直接追跡することができるようになりました。

蛍光ライブセルイメージングの課題

蛍光ライブセルイメージングの課題は、生きた細胞のタイムラプスビデオを作成するために、周期的なイメージングを実行することでした。このためには、実験器具をインキュベーターから取り出し、画像を取得するために従来の倒立顕微鏡の上に置き、インキュベーターに戻し、という作業をすべての観察時間で繰り返す必要がありました。このプロセスは細胞の破壊につながり、機械的な撹拌、温度および環境の変動を引き起こし、全く同じ視野(FOV)に戻ることが課題でした。

蛍光ライブセルイメージングの課題解決方法

倒立顕微鏡のデッキに適合する温度(およびガス)制御チャンバーを追加することが好ましいアプローチとなりました。対物レンズを加熱し、プレキシガラスの箱をセットアップ全体の周りに構築することがよくありました。温度とガスの制御はインキュベーター内よりも困難でしたが、少なくともユーザーは顕微鏡を出し入れするために実験器具を物理的に移動させることなく、タイムラプス画像の取得を自動化することができました。結露を伴うホットスポットやコールドスポットは、これらのシステムではよくある問題です。ラボウェアの領域間のわずかな温度差は、細胞の成長と反応に劇的な影響を与えます。

 

より良い解決策は、顕微鏡全体をインキュベーター内に置くことでした。これにより、従来の顕微鏡で必要となるAC電圧がなくても安全に観察できます。励起源としてのアークランプ、色を選択するためのフィルターホイール、画像をキャプチャするためのCCDカメラは、すべて顕微鏡の要件に追加されました。

Lumascope蛍光顕微鏡によるソリューション

Lumascopeはゼロからライブセルイメージング可能な蛍光顕微鏡の開発をスタートしました。Lumascopeの開発元であるエタルーマ社のチームメンバーは、CMOSセンサーがCCDカメラの数分の一のコストで、多くのCCDカメラを凌駕していることに気付きました。そしてLEDは、動作に必要なDC5Vの低電力でも十分な明るさがあり、色も揃っていました。その結果、高温多湿のインキュベーター内で一生使えるUSB駆動の倒立蛍光顕微鏡が誕生しました。オールメタル構造のため、無菌化のための拭き取りが可能で、PCから顕微鏡へのUSBケーブルは1本でポートに通したり、インキュベーターのドアのゴムパッキンに通したりすることができます。

 

蛍光顕微鏡を初めてインキュベーター内に入れた時には、顕微鏡の外側に少量の結露が発生する場合がありますが、1~2時間以内で温度が平衡化され、すべての結露が解消されます。実験器具の上や顕微鏡内の空気の流れが温度を特に安定させます。

 

最終的にライブセルイメージングは、培地の変更を行う場合を除き、インキュベーターを開くことなく、何日も何週間もの期間で実行することができるようになりました。LS720の自動化バージョンでは、XYZ軸の自動化が追加され、電源をDC24Vに抑えて安全性を確保しています。

ライブセルイメージング - Lumascope 顕微鏡一覧

Lumascopesには様々なモデルがあり、位相差、1色蛍光、3色蛍光、手動ステージ、自動ステージなど、様々なシーンに応じたモデルを用意しております。

ライブセルイメージング蛍光顕微鏡LS720
ライブセルイメージング蛍光顕微鏡LS620
ライブセルイメージング緑色蛍光顕微鏡LS560
ライブセルイメージング明視野顕微鏡LS460
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