Flash imaging of fine structures of cellular organelles by contact X-ray microscopy with a high intensity laser plasma X-ray source

高輝度レーザープラズマX線源を用いた密着型軟X線顕微鏡による細胞内器官の瞬間撮像

加道 雅孝; 石野 雅彦; 岸本 牧; 保 智己*; 安田 恵子*; 金城 康人*; 篠原 邦夫*

Kado, Masataka; Ishino, Masahiko; Kishimoto, Maki; Tamotsu, Satoshi*; Yasuda, Keiko*; Kinjo, Yasuhito*; Shinohara, Kunio*

レーザープラズマ軟X線源は、高輝度で短パルスという特徴を持ち、軟X線顕微鏡の生物応用に適している。軟X線顕微鏡は生きたままの生物試料の撮像が可能で、これまでに幾つかの実験結果が報告されている。しかし、それらの研究では細胞表面構造の撮像は実現されているが、高輝度軟X線源が必要とされる生きた細胞の細胞内器官の詳細構造の撮像に成功した例はない。われわれは、高輝度軟X線源と密着型軟X線顕微鏡を組合せることにより生きた細胞の細胞内器官の詳細構造の撮像に成功した。軟X線顕微鏡で得られた細胞内器官を同定するために同一細胞を蛍光顕微鏡と軟X線顕微鏡で観察し、直接比較することを考案した。軟X線顕微鏡像と蛍光顕微鏡像を比較することにより、軟X線像の中のアクチンフィラメントやミトコンドリアなどの細胞内器官を正確に特定し、それらの詳細な構造を観察することを可能とした。

Laser plasma X-ray sources have high intensity and short pulse duration, and are suitable for X-ray microscopy in biology. They make wet live biological specimens possible to be imaged with a single shot X-ray exposure and several works have been done to image them. However there were no reports on the imaging of fine structures of cellular organelles in a live biological cell since higher X-ray intensity is needed for it. We have developed a high intensity laser plasma X-ray source, cooperating it with contact X-ray microscopy, and observed fine structures of cellular organelles in a wet biological cells. Comparing the X-ray images and the fluorescence images of cellular organelles such as actin filaments and mitochondria we have been clearly able to identify organelles in the X-ray images and observed fine structures.