ZEISS Lattice SIM 3
製品

ZEISS Lattice SIM 3

発生中の生物や組織の微細構造の高速光学セクショニング

ZEISS Lattice SIM 3は、特にマルチ細胞オーガニズムと組織切片のイメージング要件に応え得るよう設計されています。このシステムは、SIM Apotomeテクノロジーのポテンシャルをフルに活用しています:そこでは優れた品質の高速光学セクショニング、小さな関心領域へのアクセスを伴った広い領域のビュー、ほぼ等方性の分解能、低ダメージ型の超高分解能イメージングが可能です。

  • モデルオーガニズムと組織切片の全体を捉える
  • 超高分解能画像をワイドフィールド画像と同様の高速かつ低ダメージで取得する
  • 広い領域のオーバービューから超高分解能による細部まで
ミトコンドリア(MitoTracker Green)および細胞核(NucRed Live 647)に向けて染色された回転楕円体。

モデルオーガニズムと組織切片の全体を捉える

ZEISS Lattice SIM3 は、SIM Apotomeテクノロジーをフルに活用して、ほぼ等方性の分解能を持つ広視野で傑出した光学セクショニングを提供します。ZEISS Lattice SIM 3は、3Dモデルオーガニズム、胎芽、オルガノイド、あるいは組織切片のような大容量対象の高速イメージングのために選択されるべきシステムです。生体試料であろうと固体試料であろうと、ZEISS Lattice SIM 3は優れた浸透深度によりマルチ細胞オーガニズムに関する構造化照明顕微鏡に対するアクセスを実現します。

キャプション:ミトコンドリア(MitoTracker Green)および細胞核(NucRed Live 647)に向けて染色された回転楕円体。

コラーゲンマトリックスを侵害するスフェロイド;細胞がLifeact-tdTomatoを発現;色分けされた深度投影。

超高分解能画像をワイドフィールド画像と同様の高速かつ低ダメージで取得する

利用可能な超高分解能を実現する標準的なSIM Apotomeイメージングモード、または分解能は若干低下するものの、速度と低ダメージ性が大幅に向上する位相差縮小イメージングモードのいずれかを選択できます。SIM ApotomeとLeapモードを組み合わせることで、超高分解能の画像取得を大幅に高速化できます。SIM Apotomeではロスレス撮影が可能で、あらゆる再構成画像に対して、たった1枚のオリジナル画像のみが必要となります。

キャプション:コラーゲンマトリックスを侵害するスフェロイド;細胞がLifeact-tdTomatoを発現;色分けされた深度投影。

広い領域のオーバービューから超高分解能による細部まで

大容量の試料を用いた実験に対して、ZEISSLattice SIM 3は、広視野と超高分解能イメージングの最も有益な組み合わせを提供します。SIM²画像再構成と組み合わせたSIM Apotomeモードは、優れた光学セクショニングと感受性により、最大140nmまで横方向の超高分解能を可能にします。さらに、ZEISS 25×マルチ液浸対物レンズおよびそれに続くSIM²処理を搭載したLattice SIMにおけるイメージングは、試料の屈折率に対してより広い視野と柔軟な調整により同様の横方向の分解能を実現します。

キャプション:マウス脳を、170 µmのZスタック範囲を越えたSIM ApotomeモードおよびLattice SIMモードでイメージング。オーバービュー画像:Plan Neofluar 10×。ボリュームレンダリング:LD LCI Plan-Apochromat 25× / 0.8 Imm Corr.試料提供: Herms Lab (MCN, University of Munich, Germany).

ZEISS Lattice SIM 3の背後にある技術

ワイドフィールドおよびSIM² Apotomeの比較 :アクチン(ファロイジンAlexa Fluor 488)で染色されたCos-7細胞。対物レンズ:LD LCI Plan-Apochromat 25× / 0.8 Imm Corr.

SIM Apotome

例外的な品質の光学セクショニング

ワイドフィールドシステムを使用したライブセルイメージングでは、ピンぼけやバックグラウンド信号の問題があることが知られています。この影響によって画像のコントラストや解像度の低下が生じることがあります。ZEISSLattice SIM 3は、SIM Apotomeテクノロジーのメリットをフルに活用しており、低倍率対物レンズのための構造化照明顕微鏡によってマルチ細胞試料のための高速低ダメージ型の光学セクショニングを実現します。

SIM Apotome獲得モードは、SIM²再構成アルゴリズムと組み合わせることで、高コントラストと分解能により、高速ライブセルイメージングの低ダメージ調整が可能になります。あるいは、新しい光学セクショニングスピードを利用して、さまざまな倍率で大きな試料エリアや大容量を獲得する際の生産性を向上させることができます。
 

ワイドフィールド画像

ワイドフィールド画像

画質は、ピンぼけや背景信号の影響を受けます。(焦点面から生じた信号が白い破線で囲まれています。)

SIM Apotome取得

SIM Apotome取得

グリッドパターンは、3つまたは5つの異なったグリッド位置の焦点面において、蛍光信号に照明を当て素早く変調させる目的で使用されています。

再構成された光学断面

再構成された光学断面

さまざまなグリッド位置を持つ画像取得後では、これらのフレームが焦点面から生じた情報のみを含む画像に組み込まれています。

ゴルジ体にラベルされたアラビドプシス根のSIM Apotomeによるボリュームタイルスキャン画像;時系列で35分間記録;色分け表示された深部投影。画像提供:Peter O'Toole、University of York、UK.

速度と分解能に対する必要性のバランスを取る

イメージングの高速化と光露出の減少は、イメージング実験の中で常に求められるものです。ZEISS Lattice SIM 3構造化照明パターンが健全で柔軟であることに加えて、画像再構成ソフトウェアがあることによって、SIM Apotome獲得モードのために必要となる位相画像数を大幅に削減することが可能となります。また重要なことに、このことのみが原因となって、最後の画像の分解能がわずかに減ることになります。SIM Apotome獲得は、1フレーム当たり3位相画像で操作できるようになり、イメージング速度も66%増加します。増加したイメージング速度は、組織切片のような大きな試料領域の高速スクリーニングでも有利になります。

リープモードと組み合わせると、最終フレームあたりの位相画像の数を減らして、低ダメージな超分解能イメージングを実現することができます。

アクチン(ファロイジンAlexa Fluor 488、マゼンタ)、微小管(抗ベータチューブリンAlexa Fluor 568、イエロー)およびパキシリン(抗パキシリン Alexa Fluor 647、ブルー)で染色されたCos-7細胞のワイドフィールドSIM画像とLattice SIM画像の比較。対物レンズ:25× /0.8 Imm Corr.

Lattice SIM

3D超分解能技術

ZEISS Lattice SIM 3にはまた、特殊25xマルチ液浸対物レンズによる使用のために最適化されたLattice SIMイメージングモードも含まれています。試料領域はグリッド線に代わり、格子スポットパターンによって照明されます。格子パターンはより高いコントラストを与えて、さらに深い試料への浸透を実現し、またSIM²と比較して、140nmに及ぶ超高分解能によってロバストな画像の再構成をもたらします。

SIMイメージングをさらに高速化する

加速モードを使用することによって、2D・3Dイメージングの時間分解能と生産性を向上させます。

(引き出されたゴルジ小胞(tdTomato、マゼンタ)および Rab5a(mEmerald、グリーン)を発言しているU2OS細胞)。対物レンズ:40× / 1.4 油浸)

2Dバーストモード:一時的な全情報を取得

バーストモード処理では、ローリングウィンドウアプローチにより生体試料のプロセスを最大255 fpsで観察できます。またバーストモードは獲得後のステップであるため、取得済みのデータセットによってそれを使用する柔軟性が取得できます。データ分析にどれほどの時間分解能が必要になるかを、自分で決定することができます。

(少ない位相で記録されたEB3-tdTomatoを発言しているU2OS細胞。対物レンズ:40× / 1.4 油浸)

3Dリープモード:新たなレベルのデジタルセクショニング

3Dの高速イメージングという困難な課題に関しては、リープモードを得ることができれば、イメージング時間を短縮して、試料に対する光露出を減らすことができます。これは、3面毎に1面だけをイメージングし、3倍の高速で大容量イメージングし、3倍少ない光露出を用いるやり方によって実現されます。

アプリケーション例

ZEISS Lattice SIM 3をアクション状態でご覧ください

細胞核(シアン)、CD8細胞(イエロー)、リーシュマニア寄生生物(マゼンタ)で染色された皮膚組織の切片

細胞核(シアン)、CD8細胞(イエロー)、リーシュマニア寄生生物(マゼンタ)で染色された皮膚組織切片の関心領域。対物レンズ:25× / 0.8 multi-immersion.画像ご提供:Helen Ashwin, Department of Biology, University of York, UK.

免疫学における超高解像度イメージング

細部までズームして見る

組織切片の免疫蛍光法は、一般に、病原体と免疫細胞の間の分布および相互作用を探求するために免疫学研究で用いられており、いずれの場合も病原性の病気に対する新しい療法を開発することを目的としています。必ず成果を上げるためには、関連するエリアを失わないようセクション全体を画像にするだけでなく、個々のイベントを識別し定量化するための十分な分解能を持って画像化することが重要です。

ここで示されているアプリケーション例では、皮膚組織の切片がリーシュマニア寄生生物の感染現場と関連のあるCD8細胞の分布を探求する目的で画像化されています。拡大されたエリアはデジタルズームインのみですが、このことはオーバービュー画像のどんな領域をもズームで見ることができ、また細胞の核、CD8細胞、リーシュマニア寄生生物をズームで見ることが可能であることを意味しています。

皮膚組織の切片をデジタルズームする。寄生生物を、可視化および定量化できます

先に見た画像をデジタル式にズームして見る。寄生生物を可視化し、切片の各細胞で定量化できます。画像ご提供:Helen Ashwin, Department of Biology, University of York, UK.

SIM ApotomeおよびLattice SIMでイメージングされたショウジョウバエのシナプス構造
SIM ApotomeおよびLattice SIMでイメージングされたショウジョウバエのシナプス構造

上:神経システムおよびシナプスに関して染色されたショウジョウバエの下半分のスライス(抗HRP、オレンジ)。対物レンズ:Plan-Neofluar 10× / 0.8 Air.
下:シナプトタグミンに関しても染色されています(抗シナプトタグミン、シアン)。対物レンズ:LD LCI Plan-Apochromat 25× Imm Corr、比較の目的でSIM ApotomeおよびLattice SIMによりイメージング。画像提供:Prof. Sean Sweeney, University of York, UK.

上:神経システムおよびシナプスに関して染色されたショウジョウバエの下半分のスライス(抗HRP、オレンジ)。対物レンズ:Plan-Neofluar 10× / 0.8 Air.
下:シナプトタグミンに関しても染色されています(抗シナプトタグミン、シアン)。対物レンズ:LD LCI Plan-Apochromat 25× Imm Corr、比較の目的でSIM ApotomeおよびLattice SIMによりイメージング。画像提供:Prof. Sean Sweeney, University of York, UK.

ニューロサイエンスにおける超高分解能でのイメージング

ニューロンのダメージ、病気、メタボリック変化に対する反応を理解する

シナプスの構造、特にシナプス小胞がリリースされる活動的なゾーンは、シグナル送信とニューロンの機能におけるキープレーヤーです。活動的なゾーンのイメージングには、標準的な共焦点顕微鏡が達成し得る能力を越えた分解能が必要です。

Sean Sweeney教授のラボでは、神経細胞の生存およびメタボリック反応の調節器になる新しい突然変異を探求しています。シナプスの一般的な構造とシナプス以前の小胞の働きを観察するため、神経システムとシナプスがシナプトタグミンでラベルされています。超高分解能顕微鏡の助力で、シナプス構造および活動ゾーンの構成物に見られる差を識別して定量化することができるようになりました。

スーパーフォルダーGFPタグ組み換えたんぱく質/色分け深部投影を発現しているライブ酵母菌細胞についての、マルチウェル12時間タイムラプス顕微鏡。対物レンズ:Plan-Apochromat 40× / 1.4 油浸。画像提供:Chris McDonald, University of York, UK.

生きているイースト菌の超解像度イメージング

低ダメージでほぼ等方向性の高速分解能

ライブ酵母菌細胞は、蛍光顕微鏡において最も挑戦的な試料のひとつです。それは光に対して大変繊細な感受性を持ち、たいていの細胞種よりも小さいという特徴を持っています。さらに、酵母菌細胞は懸濁液の中で成長します;それは培養皿中を自由に移動し、球面状の形をしており、明確に規定された方向性がありません。これらの挑戦に取り組むためには、あらゆる空間次元において高分解能を持つと共に、極めて低ダメージな高速イメージングが必要です。

SIM² Apotomeは、ライブ酵母菌細胞を超高分解能をもって画像化するための完璧なツールですが、それはまた細胞を時間を延長させながら観察するのに十分なぐらい高速で低ダメージであるという特徴を持っています。この例は、このユニークな能力を明確に示しています。さまざまな細胞内コンパートメント(表面マーカー、エンドゾーム、液胞、小胞体)がスーパーフォルダーGFPでタグ付され、12時間イメージングされます。

A-haポリマーに入ったマウスの小さな腸がその血管(Alexa Fluor 488)で、神経(Alexa Fluor 647)がラベルされています;退色防止ラベリング。対物レンズ:Plan-Neofluar 10× / 0.3 Air(オーバービュー)およびLD LCI Plan-Apochromat 25× Imm Corr(細部)。試料提供:Prof. Shiue-Cheng (Tony) Tang, Institute of Biotechnology & Department of Medical Science, National Tsing Hua University, Taiwan

大容量の画像

深部でも細部を獲得する

減らした位相、リープモードと結びついたSIM Apotomeにより、大容量の、極めて高速かつ高能率の画像が実現します。最後の再構成画像に付きたったひとつの原画像を記録することによって、大容量の高速処理がなされます。関心領域を選択し、対物レンズを切り替え、Lattice SIMを使用して、全試料のコンテキスト内で最大140nmまで横方向に分解能を持つ超高分解能を取得することができます。

Tang教授およびそのチーム(Hsiao et al., Nature Communications 2023)によって開発された新しい除去および埋込技術を、SIM Apotomeによる取得および優れた画像再構成技術のメリットと組み合わせることで、3mm x 4mm、最大200μmの厚さのマウスの内蔵全体を数分以内にイメージングすることが可能となります。血管および神経のネットワークを、深部でさえも細部に渡って可視化します。

ダウンロード

  • ZEISS Lattice SIM 3

    Your fast optical sectioning solution for studying developing organisms and tissue microstructures

    ページ: 21
    ファイルサイズ: 5 MB
  • ZEISS Lattice SIM Family

    Full Access to Super-Resolution Imaging for all Research Areas

    ページ: 6
    ファイルサイズ: 3 MB

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