워싱턴대학교: 면역학 및 기타 연구용 듀얼 레이저 다광자 현미경

과제

세인트루이스 워싱턴대학교 의과대학 부교수이자 In Vivo Imaging Core 이사인 Mark Miller 박사는 오래 전부터 특히 면역에 대한 생체내 연구에 사용되는 다광자 현미경을 구축하고 사용해 왔습니다. 여기에는 백혈구 상호전달(leukocyte trafficking) 및 항원 제시(antigen presentation)에 대한 획기적인 연구조사와 전산 생물학의 새로운 사용이 포함됩니다. 예를 들어, Miller 박사의 그룹은 APC(항원제시세포) 표적에 상대적인 T-세포의 군집이 케모카인 구배에 의해 지배되지 않고 무작위 움직임으로 시작된다는 것을 처음으로 밝혔습니다(Miller et al., Science 2002, Miller et al., PNAS, 2004, Miller et al. JEM, 2004).

2012년부터 In Vivo Imaging Core의 이사로도 활동하면서 생체 내 전염병 연구에서 단일 세포 이미징을 수행할 수 있도록 학제 간 연구원들에게 개방된 범용 다광자 현미경을 구축하기 시작했습니다. 주요 목표는 여러 형광단을 사용하여 유연한 실험을 가능하게 하는 두 개의 독립적으로 조정 가능한 파장(Zinselmeyer et al., Methods Enzymology, 2009)을 포함하는 것이었습니다. 그 외에도 충족해야 했던 기본 요건은 광범위한 사용자 기반을 지원하기 위한 사용 편의성과 효율적인 다중 사용자 스케줄링을 가능하게 하는 높은 안정성이었습니다.

솔루션

Miller 박사는 고민 끝에 상용 범위를 수정했고 두 대의 Chameleon Vision II 레이저를 구비했습니다. Miller 박사는 이전에 자신의 면역학 연구실에서 Chameleon Ultra 레이저를 사용해 다양한 측면에서 긍정적인 경험을 해왔다는 점이 이 제품을 선택하는 데 힘을 실어주었다고 합니다. Miller 박사는 티타늄:사파이어 레이저 중에서 최장 파장의 직접 조정 범위를 제공하는 Vision II 모델을 선택했다고 덧붙입니다. "이 제품은 우리와 함께 협업하는 연구자들에게 자가형광용 800nm, 녹색(및 청록색) 형광 단백질용 900nm, mfruit 계열의 적색 형광 단백질용 1040nm를 포함하여 전체 범위의 여기 옵션을 제공합니다. 긴 파장 범위는 또한 획득하는 데 긴 시간이 걸리는 생체 조직 실험에서 자가형광 및 광손상을 최소화하는 데 유용합니다."

Miller 박사는 혁신적인 서비스/교체 계약이 이 레이저 제품을 선택하게 된 또 다른 주요 이유라고 강조합니다. "사실 우리는 초기 세대 레이저를 사용하면서 몇 가지 문제를 겪었습니다. 하지만 Coherent는 해당 제품의 지정 성능을 다시 100% 사용할 수 있도록 즉각적인 조치를 취해 주었습니다. 덕분에 이 과정에서 발생한 다운타임은 교체용 레이저를 제 연구실로 보내는 시간이 전부였습니다." Miller 박사는 Vision II 레이저는 지금껏 아무런 문제가 없었지만 그럼에도 불구하고 계약 덕분에 "마음 편히 사용하는" 귀중한 경험을 할 수 있을 뿐 아니라 빈번하게 사용되는 이미징 코어를 중단 없이 가동할 수도 있다고 말합니다.

결과

Miller 박사는 듀얼 레이저 현미경이 성능, 신뢰성 및 작동 단순성 측면에서 완벽한 제품이라고 평가합니다. 이 제품을 처음 사용하는 사람도 일반적으로 단 몇 시간의 실습 교육만 받으면 시스템을 바로 작동할 수 있기 때문입니다. 이 제품으로 생성된 데이터를 활용하여 Miller 박사는 광범위한 주제를 다루는 수십 편의 저널과 논문을 발표할 수 있었습니다. Miller 박사는 오랜 시간 생체내 다광자 이미징 방법을 사용해 오면서 획득한 다채로운 이미지와 동영상이 수록된 인상적인 프레젠테이션을 YouTube에 게시했습니다.

참고 문헌:

Two-photon imaging of lymphocyte motility and antigen response in intact lymph node.

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 cell repertoire scanning is promoted by dynamic dendritic cell behavior and random T cell motility in the lymph node. 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.

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.

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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