ワシントン大学: 免疫学などの研究に最適なデュアルレーザ多光子顕微鏡

課題

ワシントン大学医学部（セントルイス校）の准教授で、In Vivo Imaging CoreのディレクターであるMark Miller博士は、特に免疫の生体内研究に使用する多光子顕微鏡の製作と使用に長い経験を持っています。 その中には、白血球の輸送や抗原提示に関する画期的な研究、計算生物学の新しい活用も含まれています。 例えば、彼のグループは、APC（抗原提示細胞）標的に対するT細胞の群れが、ケモカイン勾配に支配されているのではなく、ランダムな動きで始まることを初めて明らかにしました（Miller et al., Science 2002, Miller et al., PNAS, 2004, Miller et al. JEM, 2004）

2012年からはIn Vivo Imaging Coreのディレクターとして、学際的な研究者が生体内で感染症の研究を行うための単一細胞イメージングを行うための、オープンアクセス型の汎用多光子顕微鏡の構築に着手しています。 重要な目標は、複数の蛍光体を用いた柔軟な実験を可能にするために、独立して調整可能な2つの波長（Zinselmeyer et al., Methods Enzymology, 2009）を含めることでした。 また、幅広いユーザー層に対応するためのレーザの使いやすさや、複数ユーザーによる効率的なスケジューリングを可能にする高い信頼性も前提条件としました。

ソリューション

Miller博士は最終的に、免疫学研究室で使用してきた以前のChameleon Ultraレーザでの幅広い肯定的な経験もあって、市販のスコープを改造して2台のChameleon Vision IIレーザを搭載することを選択しました。 また、チタンサファイアレーザの中で最も直接波長可変領域が長いVision IIを選んだのも、そのためだといいます。 「800 nmは自家蛍光、900 nmは緑（およびシアン）蛍光タンパク質、1040 nmはmfruitシリーズの赤色蛍光タンパク質を励起することができます。 また、長波長域は、長時間の撮影を必要とする生体組織の実験において、自家蛍光や光損傷を最小限に抑えるために有効です。」

Miller博士は、革新的なサービスや交換契約もレーザ選択の重要な要素であったと指摘しています。 「初期の頃のレーザには、いくつかの問題がありました。 しかし、Coherentはすぐに仕様通りの性能を100%回復させて、ダウンタイムは文字通り代替レーザを研究室に発送する時間だけでした」、と述べています。Vision IIレーザには全く問題がありませんでしたが、それでも契約することで「安心感」が生まれ、多忙なイメージングコアのノンストップ稼働を可能にしていると説明します。

成果

Miller博士によると、デュアルレーザ顕微鏡は、性能、信頼性、操作の簡便性の面で文句なしの成功を収めており、新しいユーザーは通常、数時間の実地トレーニングでシステムを操作できるようになるそうです。この装置により、様々なトピックをカバーする数十の出版物のデータが作成されました。 Miller博士は、長年にわたる生体内多光子イメージング法の使用から、多くの画像や映像を含む印象的なプレゼンテーションをYouTubeに投稿しています。

参考文献:

無傷のリンパ節におけるリンパ球の運動と抗原応答の2光子イメージング。

Miller MJ, Wei SH, Parker I, Cahalan MD. Science. 2002 Jun 7;296(5574):1869-73. doi: 10.1126/science.1070051. Epub 2002 May 16.

T細胞レパートリーのスキャンは、リンパ節における樹状細胞のダイナミックな挙動とランダムなT細胞の運動によって促進されます。 Miller MJ, Hejazi AS, Wei SH, Cahalan MD, Parker I. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004 Jan 27;101(4):998-1003. doi: 10.1073/pnas.0306407101. Epub 2004 Jan 13.

Imaging the single cell dynamics of CD4+ T cell activation by dendritic cells in lymph nodes.（リンパ節における樹状細胞によるCD4+ T細胞活性化の単一細胞動態のイメージング。）

Miller MJ, Safrina O, Parker I, Cahalan MD. J Exp Med. 2004 Oct 4;200(7):847-56. doi: 10.1084/jem.20041236.

Chapter 16. Two-photon microscopy and multidimensional analysis of cell dynamics.（第16章 2光子顕微鏡と細胞ダイナミクスの多次元解析）

Zinselmeyer BH, Dempster J, Wokosin DL, Cannon JJ, Pless R, Parker I, Miller MJ.

Methods Enzymol. 2009;461:349-78. doi: 10.1016/S0076-6879(09)05416-0.

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