실험실 생산성의 핵심인 Chameleon의 유연성과 신뢰성

과제

IMAG’IC(광자 이미징 시설)는 프랑스 파리에 있는 대규모 의생명과학 연구 센터인 Institut Cochin(Inserm U1016, CNRS UMR 8104, 및 Université Paris Cité UMR-S1016)의 일부입니다. IMAG’IC는 총 15개의 서로 다른 현미경을 사용해서 거의 모든 유형의 광학 현미경 관찰이 가능하도록 설비가 구축되어 있습니다. Institut Cochin 내부 및 어디에서든 연구원들이 최신 장비를 사용해서 최첨단 연구를 수행할 수 있게 해주는 개방형 협업 시설입니다. 여기에는 시험관 내부 및 생체 내부 모두의 세포 또는 조직과 같은 다양한 샘플에 대한 연구가 포함됩니다. 많은 기기가 생물안전 수준 2 및 3 실험실에 배치되어 있어, 살아 있는 세포, 인간 출처의 조직 샘플 및/또는 병원체 감염 조직 샘플, 전염병에 감염된 전체 포유 동물에 대한 연구 및 이미징을 가능하게 해줍니다.

Alexis IMAG’IC의 연구 엔지니어인 Thomas Guilbert는 다음과 같이 설명합니다. "저희는 주로 SHG 실험에 사용되는 조정 가능한(Chameleon Ultra II) Ultrafast 레이저를 포함해서 약 15년 동안 다광자 현미경을 사용했습니다. 최근에는 이미징 솔루션 범위를 확장하기 위해 두 번째 다광자 현미경을 구입하기 위한 자금 확보에 성공하고 이를 위한 최적의 레이저를 선택해야 했습니다. 특히 고조파 생성(SHG, THG) 이미징 및 형광 수명 이미징(FLIM) 방법과 같은 라벨 없는 기술은 물론 단파장 및 장파장 형광 프로브를 비롯하여 가장 포괄적인 비선형 이미징 기술을 지원하는 레이저가 필요했습니다. 또한 IMAG’IC에서 고급 현미경 연구에 대해 다양한 수준의 기술 및 경험을 갖춘 사용자들을 연간 최대 250회까지 빽빽한 일정으로 지원할 수 있도록 작동하기 쉽고 신뢰성이 높은 레이저가 필요했습니다."

솔루션

IMAG’IC 팀은 새로운 현미경을 위해 여러 레이저를 고려했고 결국 Coherent Chameleon Discovery를 선택했습니다. Thomas는 이상적인 모델로 이 레이저를 선택하게 만든 몇 가지 요인이 있었다고 말합니다. "660nm에서 1320nm의 넓은 스펙트럼 대역폭 덕분에 라벨이 없는 기술은 물론 모든 일반적인 프로브 및 형질전환 단백질의 여기 파장 요구 사항을 완벽하게 충족시킬 수 있습니다. 핵심 시설에서는 얇은 라벨 없는 슬라이드에서의 고조파 이미징부터 소형 포유동물의 생체 내 현미경에 이르기까지 여러 유형의 실험에 맞게 빠르게 적응해야 합니다." 또한 1040nm로 두 번째 동기 빔을 운용함으로써 유도 라만은 물론 두 파장에서의 동시 여기가 필요한 실험에도 매우 유용하다고 말했습니다.

Thomas는 다음과 같이 덧붙였습니다. "집약적인 공동 연구 프로그램을 지원하기 위해서는 탁월한 안정성이 필요합니다. 저희는 Ultra II에 대한 오랜 경험을 통해 그리고 제가 박사 과정 중에 많이 사용했던 Mira 900을 통해서도 Chameleon 레이저가 최선의 선택이라는 것을 이미 알고 있었습니다. 저희는 또한 Discovery에 제공되는 광범위한 사전 보상이 필요했습니다. 게다가 두꺼운 조직에서 이미징 깊이를 최대화하고 일부 절제도 수행하기 위해 짧은 펄스 폭과 높은 피크 출력이 필요했습니다." 그는 예를 들어 일부 연구원들이 이 레이저를 이용해서 콜라겐 겔 샘플 내부를 절제하고 합성 모델 혈관을 만들고 있다고 설명했습니다. 마지막으로 그는 외부 검출기와 동기화된 펄스를 가진 레이저를 통해 FLIM 이미징 및 FRET-FLIM과 같은 기술을 지원하거나 동일한 스펙트럼 방출을 갖는 2개의 형광단을 쉽게 구분할 수 있다고 덧붙였습니다.

결과

Thomas는 Discovery의 유연성과 신뢰성 덕분에 처음 20개월 동안 사용하면서도 6개 이상 논문을 작성할 정도로 새로운 현미경이 널리 사용되었고 앞으로도 계속 사용이 확대될 것이라고 말했습니다. 여기에는 장기 발달에 대한 현미경 검사, 다양한 피부 질환 및 치료 방법 연구, 폐, 신장, 뇌를 포함한 생체 외 조직 및 살아 있는 조직에 대한 현미경 검사가 포함됩니다. 특히 새로운 연구로는 살아 있는 종양 조각에서 면역 세포의 이동을 영상화하는 연구가 포함됩니다. Thomas 자신은 전신성 경화증, 류마티스 관절염 및 자궁 내막증과 같은 만성 섬유 염증성 질환에서 발병기전 및 혁신적인 치료법에 초점을 두고 있는 Yannick Allanore 및 Frédéric Batteux 교수가 주도하는 섬유증 연구와 같은 연구 워크플로에 자주 참여하고 있습니다. SHG 이미징은 섬유증에 포함된 주요 구성 요소인 콜라겐을 선택적으로 이미징하고 라벨이 필요하지 않기 때문에 이러한 유형의 병진 연구에 이상적입니다. 

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