タイムラプス顕微鏡
タイムラプス顕微鏡
タイムラプス顕微鏡。観察中に細胞を生きたまま保つためには、透明な細胞インキュベーターが必要です。
その他の名前（タイムラプス）マイクロシネマトグラフ、（タイムラプス）ビデオ顕微鏡、タイムラプスシネマイクログラフ
用途ゆっくりとした微視的プロセスの観察
発明家ジャン・コマンドンと他の同時代人
関連商品タイムラプス撮影、生細胞イメージング

タイムラプス顕微鏡法は、顕微鏡に応用されたタイムラプス撮影です。顕微鏡の画像シーケンスを記録し、より高速で表示することで、顕微鏡的プロセスをより高速に観察できます。

1960年代にビデオテープレコーダーが導入される以前は、タイムラプス顕微鏡撮影は写真フィルムで行われていました。当時、タイムラプス顕微鏡撮影はマイクロシネマトグラフィーと呼ばれていました。ビデオレコーダーの普及に伴い、徐々にタイムラプスビデオ顕微鏡撮影という用語が使われるようになりました。今日では、ビデオレコーダーではなくデジタルスチルカメラが個々の画像フレームを記録するために使用されるようになったため、「ビデオ」という 用語はあまり使われなくなっています。

アプリケーション

位相差顕微鏡を使用して作成された、分裂する癌細胞のタイムラプス動画。
42時間にわたる細胞分裂。位相差顕微鏡を用いてタイムラプス動画を作成しました。
マイクロシネマトグラフィーの先駆者であるジャン・コマンドンは、1910年頃に超顕微鏡を用いてこのタイムラプス映像を撮影しました。映像には、生きた螺旋状の梅毒菌がカエルの赤血球の間を移動する様子が映っています。病原菌の特徴である前後の動きに注目してください。

タイムラプス顕微鏡は、あらゆる微視的対象物を経時的に観察するために使用できます。しかし、主な用途は細胞生物学において、人工培養された細胞の観察です。ほとんどの細胞は透明であるため、細胞培養の種類に応じて、細胞の特性を強調するために様々な顕微鏡技術を適用できます。[ 1 ]

観察をさらに深めるため、従来は細胞を観察前に染色してきました。しかし、染色は細胞を死滅させてしまいます。より低侵襲な染色法や未染色の細胞を観察する方法の開発により、細胞生物学者は生きた細胞を観察することが多くなりました。これは生細胞イメージングとして知られています。生細胞イメージング中に単一細胞を識別・解析するためのツールもいくつか開発されています。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

タイムラプス顕微鏡法は、生細胞イメージングを、時間内の単一観察から長期間にわたる細胞動態の観察にまで拡張する方法である。[ 5 ] [ 6 ]タイムラプス顕微鏡法は主に研究に使用されているが、妊娠率の向上、中絶率の低下、異数性の予測に効果があることが研究で証明されているため、体外受精クリニックでは臨床的に使用されている[ 7 ] [ 8 ]

現代のアプローチは、タイムラプス顕微鏡観察の領域を、細胞動態の動画撮影だけにとどまらず、さらに拡張しています。従来、細胞は顕微鏡で観察され、サイトメーターで測定されていました。サイトメーター技術がイメージング技術と統合され、細胞や細胞内構造の動的活動をモニタリング・測定するにつれて、この境界はますます曖昧になっています。[ 5 ]

歴史

19世紀後半にマレー研究所で使用されていたマイクロシネマトグラフの1つ

1903年にマーティン・ダンカンが制作した『チーズ・マイト』は、マイクロシネマトグラフィーの初期の作品の一つである。 [ 9 ]しかし、科学的なマイクロシネマトグラフィーの初期の発展はパリで起こった。最初のタイムラプス顕微鏡は、クロノフォトグラフィーの先駆者であるエティエンヌ＝ジュール・マレーが。 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]しかし、最初の重要な科学的貢献を果たしたのは、1910年頃のジャン・コマンドンであった。 [ 13 ] [ 14 ]

コマンドンは梅毒研究を専門とする微生物学者でした。ヴィクトル・アンリのブラウン運動に関するマイクロシネマティックな研究[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]に触発され、彼は当時発明されたばかりの超顕微鏡を用いて梅毒菌の動きを研究しました。[ 18 ] 当時、超顕微鏡は細い螺旋状の細菌を観察できる唯一の顕微鏡でした。彼は、壊れやすい顕微鏡にボルトで固定された巨大な映画用カメラを用いて、病原菌の動きが非病原菌とは明確に異なることを視覚的に実証しました。コマンドンの映画は、医師がこれら2つの形態を区別する方法を学ぶ上で重要な役割を果たしました。[ 19 ] [ 20 ]

コマンドンの広範な先駆的研究は、他の人々にマイクロシネマトグラフィーの導入を促すきっかけとなった。ヘニッツ・ローゼンベルガーは1920年代半ばにマイクロシネマトグラフを製作した。アレクシス・カレルと共同で、彼らはこの装置を用いてカレルの細胞培養技術をさらに発展させた。[ 21 ]ウォーレン・ルイスも同様の研究を行った。[ 22 ]

第二次世界大戦中、カールツァイス社は市場初の位相差顕微鏡を発売しました。この新型顕微鏡により、初めて致死性染色剤を使用せずに細胞の詳細を観察することが可能になりました。 [ 1 ]マイケル・アバクロンビーは、ニワトリ線維芽細胞と位相差顕微鏡を 用いた最初のタイムラプス実験を実施し、 1953年に細胞移動に関する現在の理解の基礎を示しました。[ 23 ] [ 24 ]

今世紀初頭にデジタルカメラが広く導入されたことにより、タイムラプス顕微鏡法は劇的に利用しやすくなり、現在では科学論文でこれまでにないほど増加しています。 [ 5 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b「位相差顕微鏡」 Nobel Media AB.
  2. ^ Stylianidou, Stella; Brennan, Connor; Nissen, Silas B.; Kuwada, Nathan J.; Wiggins, Paul A. (2016年8月29日). 「SuperSegger：細菌細胞の堅牢な画像セグメンテーション、解析、系統追跡」(PDF) . Molecular Microbiology . 102 (4): 690– 700. doi : 10.1111/mmi.13486 . PMID 27569113. S2CID 10684951 .  
  3. ^ Young, Jonathan W.; Locke, James CW; Altinok, Alphan; Rosenfeld, Nitzan; Bacarian, Tigran; Swain, Peter S.; Mjolsness, Eric; Elowitz, Michael B. (2011年12月15日). 「蛍光タイムラプス顕微鏡を用いた細菌における単一細胞遺伝子発現ダイナミクスの測定」. Nature Protocols . 7 (1): 80– 88. doi : 10.1038/nprot.2011.432 . PMC 4161363. PMID 22179594 .  
  4. ^ Merouane, Amine; Rey-Villamizar, Nicolas; Lu, Yanbin; Liadi, Ivan; Romain, Gabrielle; Lu, Jennifer; Singh, Harjeet; Cooper, Laurence JN; Varadarajan, Navin; Roysam, Badrinath (2015-10-01). 「ナノウェルグリッドにおける高スループットタイムラプスイメージング顕微鏡法による個別細胞間相互作用の自動プロファイリング（TIMING）」 .バイオインフォマティクス. 31 (19): 3189– 3197. doi : 10.1093/bioinformatics/btv355 . ISSN 1367-4803 . PMC 4693004. PMID 26059718 .   
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歴史的なタイムラプス顕微鏡フィルム

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