連続ブロック面走査型電子顕微鏡法は、小さな試料から高解像度の三次元画像を生成する手法である。この手法は脳組織用に開発されたが、あらゆる生物学的試料に広く適用可能である。[1]連続ブロック面走査型電子顕微鏡は、走査型電子顕微鏡の真空チャンバー内に設置されたウルトラミクロトームで構成される。試料は透過型電子顕微鏡（TEM ）と同様の方法で作製され、通常は試料をアルデヒドで固定し、オスミウムやウランなどの重金属で染色した後、エポキシ樹脂に包埋する。[2] [3]樹脂包埋された試料ブロックの表面は、後方散乱電子を検出することで画像化される。画像化後、ウルトラミクロトームを用いてブロック面から薄切片（通常は約30 nm）を切り出す。切片が切り出された後、試料ブロックは焦点面まで持ち上げられ、再び画像化される。試料画像化、切片切断、ブロック引き上げの一連の工程により、数千枚の画像を完璧に整列させて自動的に取得することができる。実用的な連続ブロック面走査型電子顕微鏡は、2004年にハイデルベルクのマックス・プランク研究所のヴィンフリート・デンクによって発明され、ガタン社[4] 、サーモフィッシャーサイエンティフィック（ボリュームスコープ）[5] 、コネクトエックス[6]から市販されています。
アプリケーション
連続ブロックフェイス走査型電子顕微鏡法の初期の応用の一つは、脳内の軸索の接続性を分析することだった。その解像度は、最も細い軸索でさえも追跡し、シナプスを識別するのに十分である。現在までに（いつ？）、連続ブロックフェイス画像は、発生生物学、植物生物学、癌研究、神経変性疾患の研究など、多くの分野に貢献している。この技術は非常に大規模なデータセットを生成する可能性があり、生成された非常に大規模なデータセットを自動的に分割するアルゴリズムの開発は依然として課題である。しかしながら、この分野では現在多くの研究が行われている。EyeWireプロジェクトは、連続ブロックフェイス走査型電子顕微鏡法を用いて得られた網膜の体積の画像を通してニューロンを追跡するという、人間の計算能力をゲームに取り入れている。 [7]
連続ブロック面走査型電子顕微鏡（SEM）では、多種多様な試料を作製することができ、ウルトラミクロトームは様々な材料を切断できるため、この技術はより幅広い応用範囲を有しています。細胞生物学、発生生物学、材料科学など、様々な分野で応用が始まっています。[8]
メリットとデメリット
SBEM法の欠点は、ウルトラミクロトームで切除できるスライスの厚さが限られている（約25 nm）ため、深さ方向の解像度が制限されることです。SBEM法の利点は、試料が固定されているため、画像スタックのアライメントが向上することです。SBEM法のもう一つの利点は、高精細なデータを取得できることです。ウルトラミクロトームによる切断は（FIB-SEMのミリングプロセスと比較して）非常に高速であるため、1回の切片作成で材料の広い領域（x方向とy方向）を露出させることができます。さらに、高速切断により、短時間でz方向に多数の画像を取得できます。[1]
参照
参考文献
- ^ ab Denk, W; Horstmann, H (2004). 「三次元組織ナノ構造の再構築のための連続ブロック面走査型電子顕微鏡法」. PLOS Biol . 2 (11) e329. doi : 10.1371/journal.pbio.0020329 . PMC 524270. PMID 15514700 .
- ^ Mukherjee, Konark; Clark, Helen R.; Chavan, Vrushali; Benson, Emily K.; Kidd, Grahame J.; Srivastava, Sarika (2016-07-09). 「連続ブロック面走査型電子顕微鏡を用いた脳ミトコンドリアの解析」. Journal of Visualized Experiments (113) e54214. doi :10.3791/54214. ISSN 1940-087X. PMC 4993410. PMID 27501303 .
- ^ Hua, Yunfeng; Laserstein, Philip; Helmstaedter, Moritz (2015-08-03). 「電子顕微鏡ベースのコネクトミクスのための大規模エンブロック染色」. Nature Communications . 6 : 7923. Bibcode :2015NatCo...6.7923H. doi :10.1038/ncomms8923. ISSN 2041-1723. PMC 4532871. PMID 26235643 .
- ^ 「3D 超微細構造の画像キャプチャ用 3View システム | Gatan, Inc」。
- ^ 「Teneo VolumeScope SEM for Life Sciences」www.fei.com . Mark Anderson. 2017年10月2日. 2017年10月9日閲覧。
{{cite web}}: CS1 メンテナンス: その他 (リンク) - ^ 「Katana ミクロトーム」.
- ^ “Challenge << EyeWire”. 2012年4月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年3月27日閲覧。
- ^ Holland, Nicholas (2018年6 月21日). 「連続ブロックフェイス走査型電子顕微鏡（SBSEM）によるナメクジウオ幼生における初期の腎臓と口の開口部の形成」Evodevo 9 (16): 16. doi : 10.1186/s13227-018-0104-3 . PMC 6013890. PMID 29977493 .
外部リンク
- [1] PLOS Biology誌原著
- [2] ガタンの3View
- [3] 細胞中心データベース、SBEMデータセット
