農工大,複合的観察が可能なレーザー顕微鏡を開発

東京農工大学の研究グループは,独自に開発した位相変調型コヒーレント誘導ラマン散乱顕微鏡に,従来多く利用されてきた振幅変調型コヒーレント誘導ラマン散乱顕微鏡と共焦点顕微鏡を同じ装置に組み込むことにより,細胞や生体組織構造とその中にある小分子の局在や輸送,代謝の動態解析を容易とする新たなレーザー走査型顕微鏡を実用化した(ニュースリリース)。

従来,振幅変調型顕微鏡,あるいは位相変調型顕微鏡は,観察の目的と観察対象の特質に応じて,別々の機構が使い分けられていた。例えば,細胞や組織等を観察したい場合は振幅変調型顕微鏡が選択され,生体中に分布する低分子量の物質等を観察したい場合には位相変調型顕微鏡が選択されていた。

振幅変調型顕微鏡あるいは位相変調型顕微鏡がそれぞれ単独で使用されてきたことから,細胞や組織などの生体そのものの構造と,その中にある小分子の空間分布との対応が可視化できず,生体内における分子の局在や輸送,代謝の動態解析などには不向きだった。

医療等の分野では,生体の構造と物質の分布を同時に画像化することが望まれているため,研究グループは,振幅変調機能による観察と位相変調機能による観察が同じ顕微鏡装置で切り替えられ,かつ両機能で取得した画像を合成できる装置を開発した。

さらに,組織の形態情報の観察機能を高めるために,共焦点顕微鏡の機能も併せて組み込み,多機能レーザー走査型顕微鏡として実用化した。

位相変調機能が振幅変調機能に比べて明らかに優れている点は,背景雑音と背景擬似信号を抑制する能力が高いことだという。位相変調機能は,タンパク質や脂質などの組織成分に由来する短寿命で広帯域スペクトルの背景信号を抑制し,優れた信号/背景雑音比で観測対象分子の狭帯域信号を選択的に検出する。

小分子の薬剤がある界面から浸透していく場合,その界面がどこに存在するか共焦点反射でとらえ,背景となる組織や細胞の状態を振幅変調機能で高速に画像情報として取得し,組織内にある分子振動の長い小分子を位相変調機能で検出する。

これにより,生体試料を対象に,生体構造中における分子をその分子種を同定しながら無標識で濃度分布を可視化することができることになる。生体構造と,生体構造中に含まれる物質の空間分布を可視化し,生体内における分子の局在や輸送,代謝等の動態解析を行なうことが可能となる。

研究グループは,この多機能レーザー走査型顕微鏡により,分子の局在や輸送,代謝の動態解析がより容易になり,生命科学分野などの学術研究分野や医薬品や化粧品開発などの産業分野に大きく貢献することが期待されるとしている。

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