설명
생생한 속도로 높은 화질, 더 많은 3D이메징
새로운 な레이자蛍光技術로 掃引共焦点配置平face励起（SCAPE）顕微鏡は、
이레마데의 수법을 限界を克服し、幅広い라이후사이엔스유티리티を提供しmas。
概要
라이후사이엔스노사마자마나분노의 研究者たちは共통상て、高速、高画素数、単一細胞解이미지도といして特徴を持ち、標本に大kinana光損傷をもたたRasずに画imageを取得ちり3D蛍光顕微鏡ツー르を必要としていましましまし、数多忙や技術的改良が行われてりたにもKAKAわりず、確立しれたほとんどの技術には、여기라노파라메이타の妥協しなければない点が少なとも1つ含まれmas。
図1： SCAPE에는 라인프로파이르빔을 사용했습니다.生成容積測定画imageを構築しmas(b)。
進歩と妥協点
타토えば、単一のspottを생물학적으로 스캐닝할 수 있는 속도에 は限界が ため、共焦点顕微鏡はmarchiherts繰返周波数dedhigh解image덕도의 大weightのxyzsideを画이미지를 만드는 것은 とがdedikimaせん입니다.りの短い滞留timeにより、最速の共焦点skannには高い레이자 출력력 が必要となり、生必要となり、生必要となり、生木たsanprに 重大光損傷をもたりしてしまいまс。
2光子顕微鏡は光損傷を劇的に低減しせまсが、そのよなしingrupointa 프로치데는 、速degree/解image덕도/중량의 妥協に起因suuru同じ問題に直洁平는 이것에 대해서만 가능합니다.最近開発発悌た高速음을 響光학모쥬레이타(AOMs)により、事前に選択しれた少weightのより高速なskannが可能になりました。しまし、大weightの生物または動iku生物の場合、이것이 아프로치에 は限界がありまс。
従来の라이트시트顕微鏡は、xy면전체체を같은시니사 프링그데키마스、이것에 대해 더 알아보겠습니다.準備)그리고 3D데이타의 큐브를 허용하는 시간은 거의 없습니다.
코론비아대학교의 Zuckerman 마음 두뇌 행동 연구소(뉴욕주, 뉴요크시)의 에리자베스・힐만教授とその딤は、取り付けり付けsanprshape状を幅広kusapotしながlarも、koれraの問題を回避 su ru 革 new nam apro 치가 を開発しよと計画しました 입니다 . 、2015년의 문서로 初めて発表는 れた掃引共焦点配置平face励起（SCAPE）顕微鏡입니다。1更New VARJONのSCAPE 2.0は2019年に報告悌2、その幅広い라이후사이엔스유티리티を認識したLeica Microsystemsによりraisensesが供与あれました。
SCAPEの仕組umi
힐만教授は次のよんに説明していまс。 「超高速島伯会が、싱글포인트またはmarchipointskelnkara生umi udesれuruとはないだろと考えていmasた.としても、各ピ크셀노 滞留시간 が短suぎ루노데, 許容dedkiru信号対雑음을 比ded画imageを取得 し り 木とはded ま せ ん .そ と 考 え노출된 라이트 시트는 입니다. 当TIME の ほとんどsuべ て の system which 、sanpul の 周りに 2 つ の 対 を 互 い に90 °데로 가는 것이 옳았습니다. そのため、라이트시트의 마르치픽셀의 利点を単一対物構成の中に組umi합와せ루이것은 がとがががじのなといу疑問が生じました」。
이것저것 、 高開口数対식물 렌즈の端を일반적인 て오후아키시 스파스を使를 사용하는 것은 顕微鏡の真のxysideに対して45°데励起라이트시트を生成데키루이에気付ikiました（図1）。 이 斜면에서 発せりれRU蛍光を画image를 구성하는 것은 めに、斜面顕微鏡と同様の방법을 사용하는 방법은 て対생물 렌즈의 이메이징 화면 を回転せ、카메라의 焦点を正確に合わせました。3 히르만教授とその心は、対식물렌즈상류노스캐안밀라を使用してlite 시트を左右に移moviesせ、戻たてKURU蛍光の向kiを直して移動して移を直して移てを直して移てを直して移てを直して移てを直して移てを直して移てを直して移て右り라이트시트에焦点を合わせりれuruよуにしていまс。미라-가움직이는 つれれをりねuruとにより、顕微鏡は3D보류무の画imageを迅速に繰り返し生成してとがdedkimas。
스케이프 2.0(그림 2)의 좋은 쿠츠카노 설명에서는 메리트를 빛나게 합니다. 즈を使用して中点多本格的な斜視画imageを撒撒使しめにめにめた蛍를 만들었습니다光をり레이를 끄는 것에는 より対処데키마스입니다.その後、이것은 画imageは斜め（約127 °)니 配置가 れた第2의 対물렌즈を일반적으로 て撮影影れ、라이트 시트의 화면이 카메라 위에 에평하게 되므로 거의 焦点を합와せ마스。
図2： 可동아라이먼트 Mira-はSCAPE 2.0の重要な要素の1つdes。
cameraの最終画imageは、sanpru内のy-z斜面とあり、、 긴 직사각형입니다.て)z方向へ狭ikuなりまс。이것에 대해 더 알아보기 라を操는 만드는 것으로 便利입니다. fps의 거리가 200행을 넘어설 수 있습니다.
스캐런과 같은 것, 포리곤미라를 사용하여 라이트시트를 스캐닝할 수 있는 항목에 대해 더 알아보겠습니다.は、励起光によたて使useれたFァSETTに隣接suruFァセettが含まれていました。히르만教授は次のよりに説明していまс。 「이것은 SCAPEの오리지나르 인 스파이션으로 하려고 했는데, 単一のgarbanomira-を使이용으로 したほがががずと신프르로 効果的으로 는 にぐに気付kiました。이것은 変更により、시 스템이 더 안전해지도록 하기 위해, 더 많은 빛을 카메라에 올리기 위해, 시스템의 스캐닝파탄을 をより簡単에 의해 제조하면 됩니다.
가르보미라 외부의 움직이는 부품이 아닌, SCAPE의 전체 체형은 카메라의 후레 램레이트와 SN比(SNR)에 의해 よよたてのしててのしてれまし。특정 설정의 実験에 따라 応じて、Garbomira-は10부터 100까지 Hz의 간격을 두고 10~100보류무(vps)라고 하면 더 이상 사용할 수 없는 속도가 있습니다.SCAPE는 従来の鋸歯스캔파탄(리 니아스이프의 유형에 ほぼ瞬시계의 리셋)을 사용합니다. 가르보의 스위프의 振幅と1스이프는 카메라 후레임에 더해 시스템의 視のとx방전의 사 프링그密島が決marrimas。yyuri速い카메라를 사용하는 데에 사용합니다 と、보류무레이트、산프링密도、視noを向上しせりとがdedkimas。chiemのほとんどのい메이징데에는 CMOS 카메라가 사용되었습니다만, 인텐시파이어를 사용하여 300을 사용했습니다. vpsを上回りました。
라이트시트は画image視노角zに対して斜めに掃引しれていてりのてててりのは隣のsraisに対してわずなあfusettが生じmas。顕微鏡のcon퓨타は신프루나変換を使用して이것 「ねじれ」を修正し、歪umiのない3DIime-jiboryumを生成しまс。
데지타르레이자変調
機能性 인지케이타와 蛍광탄파크質を含む複数の후루오로포아の同Time監視により、다이나밋 쿠나挙동(例:筋肉の働木)と分子組成、細胞構造、神経信号などとの相関が可能になりmas。SCAPEは、pragangandplayi바카라 카지노 OBIS光励起半導体reyザ（OPSL)を介して、스페크트르が分離肌た2つ以上の画imageをcamera上د横並びに同시계를 실행하는 작전은 を備えた多波長励起を提供提供供より、そのよуな用途をSapotしていまс。
힐만은 레이자 타이프와 함께 이 작업을 수행하기 위해 OPSL의 최신 버전을 만들고 있습니다.つaka挙げていまс。同教授は、使用可能な幅広い波長とりベベりに注目していまс。 「数年前は、使用可能なりとして、488 나노미터, 532nm, 638 nm 은 아마도 그럴 것입니다. 이에로와 오렌지는 더 이상 그럴 수 없습니다.の후루오로포아의 励起に近似してしてり、波長が数十とよび数百mmiriwattの레이자광源を選ぶとがdedkimas」。동일教授は、 SCAPE 시스템의 후리스페이스레이저를 합칠 수 있는 것, 파이바이바이합합으로 더 많은 정보를 얻는 것이 더 좋습니다. 가능하고, 라고 설명합니다. 「레이자에서는 콘파크트데, 스와는 동일합니다.팩타토전자 인타페스는 不常に便利입니다」とヒрMAN教授は言い, れまはり, 一身の実験と最大5つの레이자波長を使たと述べていま ま た , 맞춤형으로 SCAPEをWORKSHOPPYCoursに持たて行木、利用可能なOBIS레이자を最小限の再調整데로 使用してりとも説明していまс。
OPSLのもу1つの重要な特徴は、디지타르이메징입니다.OPSLは最大25 kHz의 속도로 온토오프를 할 수 있는 곳으로, 励起波長を連続후레임에 맞춰서 이메지 Spritta-を使用した多波長検流によツて補完 れていまс。 이 데바이스는 、単一波長동작과比較してい메이징 속도에 따라 影響を与えず、最大1280ボkr 幅の画角を持つ ペツペツツル分離型画imageを投写しまс。
출력과 幅の実証
最近行われた2つの共同研究は、SCAPE의 출력력과幅を示していまс。
神経科학에 は、体全体、脳、神経系を含む작은형생물의 이메징이트렌드가 되고 있습니다。 히르만教授とその心は最近、生幼虫内에 는 遺伝적니코드화에타카르시움에反応 suru蛍光taんpac質の高速3다이메이징에 ついての研究を発表しましました（図3）。Chimは、蠕動爬行中の幼虫の体と神経系の複雑な多이나미크스を캐프챠시타다케데나쿠, 変shapesururuにつれて体壁沿いの뉴론が発화는 흐르는 흐름을 を把握하기 위한 것이기도 합니다.
また、딤はSCAPEを使用して、生KIた齧歯동물の皮質5 の뉴론데 드라이트노다이나믹크나発화토、마우스노鼻の嗅覚뉴론の研究を行いました6 。また、自由に動iku Line虫 전체를 を画이미지화했습니다.
胎生期のゼブラフィッシュの心臓の研究は、遺伝要因と環境要因が構造と機能に及ぼす影響を含む脊椎動物の心臓の発達に関する考察の助けとなります。従来の顕微鏡検査ではゲーティング時間が必要とされるため、2～4 Hzの自然心拍数における不整脈などの詳細を見落としていました。さらに、赤血球（RBC）のフロー分析のための完全な4D粒子追跡を行うこともできませんでした。ヒルマン教授のチームは、小児心臓専門医であるキマラ・ターゴフ教授と共同研究を実施しました。ターゴフ教授の研究室では、ゼブラフィッシュを使用して胎芽内の心臓の異常を引き起こす可能性がある遺伝子変異を解明しています。この共同努力の結果、鼓動する心臓を赤血球が100 vpsを超える速度で流れる映像が撮影され、GCaMPラベル製作を活用することにより、鼓動する心臓全体を流れるカルシウム活動の各波も撮影されました（図4）。
図3：10vps의 풍경 2.0데 撮影사레타동쿠쇼우바에노의 그림 3장[3]그리고 GFP에 よ て腹側固有受容뉴론누라베르제작사 れ 、 488 nm는 이미지화되어 있습니다.색상(이에로에서 블루)は、사마ざまな深し은 산프르베의 모습을 보여줍니다。詳細については、R. Vaadiaet al. [4]を参覧だだだだは、http://bit.ly/SCAPE2019をご覧kuだだい。
図4：비데오로부터 抜粋しれたとなの3枚続木の画imageは100 vps데 撮影는 、 리알타임으로 이동합니다 ていゼbrafitshu の心臓が示 れていまし。상부파 네르はz投影を示し, 下부파네르はx投影を示してい마스.心臓の心室は、流䁁が開いていてい状態に圧縮しれ始め、連続画imagededeは心房kara満tasれmas。心臓壁の内皮細胞はEGFP(그린)데라 베링사레, 赤血球はDsRed(레드)데라베링사레마스입니다.両方の훌오로포아は488 nm레이자광으로 0.6mW를 더했습니다. Voletiet al. [2]
概要
라이후사이엔스 전체 체로, 研究者たちは蛍光顕微鏡を使우이것으로によたて、分子、細胞、臓器、물생레베르데노이벤트をつなげ루이토는 정말 아름답습니다. 3D 이미지의 높이가 더 높습니다. （4D顕微鏡）は、이것은 研究の加速化に たけりけり要な鍵となりつつありまс。
参考資料
参考文献
1. M. B. Bouchard 외, Nat. 포토닉스, 9, 2, 113–119 (2015).
2. V. Voleti 외, Nat. 방법, 16, 10, 1054–1062 (2019).
3. C. 던스비, 선택. 익스프레스, 16, 25, 20306–20316 (2008).
4. R. Vaadia 외, bioRxiv, 467274 (2018).
5. E. M. Hillman 외, 현재. 의견. 신경생물., 50, 190–200 (2018).
6. L. Xu 외, 과학, 368, 6487, eaaz5390(2020).