広報活動

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2012年5月29日

独立行政法人 理化学研究所

生体試料の深部観察を可能にする光学顕微鏡の新手法「SPOMNOM」を開発

-揺らぎの有るレーザーと無いレーザーを用いて、観察可能な深さの限界を突破-

マウスの脳組織の神経細胞の深部観察画像

生体試料に損傷を与えず、生きたままの状態で微細な構造を観察できる光学顕微鏡は、生物学・医学分野では欠かせない観察ツールです。とくに、生体試料の中を透過し易い近赤外光を用いる非線形光学顕微鏡は、光の散乱が大きい生体試料の深部観察に向いてます。対物レンズで焦点に光を集めるため、集光点付近だけが観察可能で、この集光点を動かして断層像を得ます。しかし、観察する深さが増すほど光が散乱・吸収され、観察は難しくなります。そのため、「より深いところをより鮮明に」という生物学・医学分野からの高いレベルの要求には応えられていません。

基幹研究所の研究者は、2つの波長のレーザーを光源に用い、1つのレーザーの集光点は固定したまま、別のレーザーは集光点の位置を100~400nmというわずかな距離だけ、一定の周波数で移動させてみました。このとき、必要な信号光は、2つのレーザーが重なる領域だけで発生します。つまり、集光点からの信号光だけに「揺らぎ」が発生します。この揺らぎを検出して解析したところ、従来よりも背景光(ノイズ)を約100分の1に抑制し、空間分解能を約1.4~1.8倍に向上させることができました。この新手法「SPOMNOM(スパムナム)」を、マウスの脳組織の観察に適用したところ、従来法の約1.5倍の深さまで鮮明に観察できました。

今後、揺らぎの条件を最適化し、脳内深部での神経細胞の様子やリンパ組織などが関わる免疫作用の可視化などに成功すれば、生物学や医学、創薬などの分野へ貢献すると期待されます。

理化学研究所
基幹研究所 緑川レーザー物理工学研究室
基幹研究所研究員 磯部 圭佑(いそべ けいすけ)