Bild 1:Avbildning av en mushjärnskiva. En mångfärgad bild av en mushjärnskiva med två områden indikerade med ljusblå rutor, nämligen, hjärnbarken (A) och hippocampus (B). Dessa visas i helhjärnbilden (vänster) och digitalt förstorad 5x (mitten). De lokala områdena med ljusblå rutor i 5x -bilderna förstoras ytterligare digitalt fem gånger (höger). Röd, grön, och blå representerar fluorescensen på grund av ett rött fluorescerande proteinuttryck i excitatoriska projektionsneuroner, ett grönt fluorescerande proteinuttryck i hämmande interneuroner, och Hoechst 33342 fäst vid kärn -DNA, respektive. Upphovsman:T. Ichimura et al., Vetenskapliga rapporter
Forskare från Transdimensional Life Imaging Division vid Institute for Open and Transdisciplinary Research Initiatives (OTRI) vid Osaka University skapade ett optiskt bildsystem som kan fånga ett oöverträffat antal celler i en enda bild. Genom att kombinera en kamera med ultrahög pixel och ett stort objektiv, laget kunde lätt observera ytterst ovanligt, "en-i-en-miljon" situationer. Detta arbete ger ett värdefullt nytt verktyg för samtidig observation av centimeters skala dynamik för flercelliga populationer med mikrometerupplösning för att se funktionerna hos enskilda celler.
Inom biologin, forskare är ofta intresserade av de övre delarna av en befolkning, t.ex. celler med en sällsynt funktion som kan förekomma hos färre än en av en miljon individer. Dessa experiment har försvårats av den inneboende avvägningen med mikroskop mellan att se celler med tillräcklig rumslig upplösning samtidigt som de fortfarande har ett tillräckligt stort synfält för att fånga ovanliga exemplar. Forskare lägger ofta flera minuter på att flytta bilder på jakt efter de rätta cellerna att studera.
Nu, ett team av forskare under ledning av Osaka University har tagit fram ett system som kan producera en bild som innehåller upp till en miljon celler samtidigt. "Konventionella biologiska mikroskop kan högst observera 1, 000 celler, med ett synfält begränsat till några millimeter. Vår installation använder maskinsyn som drivs av en högpixelkamera med ett makroobjektiv, "säger författaren Taro Ichimura. Teamet byggde det optiska bildsystemet med en 120-megapixelkamera och ett telecentriskt makroobjektiv. Detta gav ett mycket större synfält än konventionella mikroskop, upp till ungefär en och en halv med en centimeter, samtidigt som man fortfarande löser enskilda celler och interaktionerna mellan dem som kännetecknar befolkningen. Teamet kallade bildteknologin "transskala omfattning, "vilket betyder att tekniken kan tillämpas på avbildning från mikrometerskalan till centimeterskalan." Som en teknisk singularitet för en kraftfull cellmätning, vårt trans-skala omfattningssystem AMATERAS förväntas bidra till ett brett spektrum av applikationer, från grundforskning för att förstå funktionen hos flercelliga system, till medicinska tillämpningar såsom kvalitetskontroll av konstgjorda cellblad, säger seniorförfattaren Takeharu Nagai.
Fig.2:Schematisk visning av konfigurationen för transskalans omfångssystem AMATERAS1.0. Upphovsman:T. Ichimura et al., Vetenskapliga rapporter
Teamet testade AMATERAS genom att dynamiskt avbilda kalciumjoner i odlade celler och lyckades upptäcka avvikelser som inträffade i mindre än 0,01% av proverna. Detta arbete kan påskynda forskning inom ett brett spektrum av områden som behandlar stora cellpopulationer, såsom neurovetenskap, onkologi, och immunologi.
Fig.3:Samtidig upptäckt och analys av mer än en miljon celler. Upphovsman:T. Ichimura et al., Vetenskapliga rapporter
