Imaging of fine structures of cellular organelles in hydrated biological cells by a soft X-ray microscope combined with a fluorescence microscope

軟X線顕微鏡と蛍光顕微鏡の併用法による水溶液中の細胞の細胞内小器官の詳細構造の観察

加道 雅孝; 岸本 牧; 保 智己*; 安田 恵子*; 青山 雅人*; 篠原 邦夫*

Kado, Masataka; Kishimoto, Maki; Tamotsu, Satoshi*; Yasuda, Keiko*; Aoyama, Masato*; Shinohara, Kunio*

これまでに、高輝度レーザープラズマ軟X線源と密着型顕微法を組合せたレーザープラズマ軟X線顕微鏡を開発し、生きている細胞の細胞内構造を100nm以下の高い空間分解能でその場観察することに成功している。さらに、同一の細胞を軟X線顕微鏡と蛍光顕微鏡により同時に観察し、直接比較することにより、軟X線顕微鏡によって取得した細胞内構造を正確に特定する手法を提案した。細胞をあらかじめ、マイトトラッカー,ファロイジン, DAPI等の蛍光色素によって蛍光標識を施し、蛍光顕微鏡で観察することにより、ミトコンドリア,アクチンフィラメント,クロマチン等の位置を正確に把握することが可能である。蛍光顕微鏡の空間分解能は数100nm程度に制限されるが、軟X線顕微鏡は100nm以下の高い空間分解能を持つため、蛍光顕微鏡で位置を把握した細胞内小器官の詳細な構造の観察が可能となった。特に、ミトコンドリアの観察では、蛍光顕微鏡では解像しきれなかったミトコンドリアのかたまりが軟X線顕微鏡では十分解像され、個々のミトコンドリアの構造も観察できることがわかった。

We have proposed to use a fluorescence microscope to identify the cellular organelles in the images obtained with the soft X-ray microscope observing the same cells with both microscopes. The cells were stained with several fluorescent dyes such as Mito-tracker, Phalloidin, and DAPI and after taking many fluorescence images of cellular organelles the cells were exposed to the flash soft X-rays. The obtained soft X-ray images and fluorescence images of the cells were directly compared and each of the cellular organelles such as mitochondria, actin filaments, and chromosomes in the soft X-ray images was clearly identified. Since the soft X-ray microscope has higher spatial resolution than that of the fluorescence microscope, fine structures of the cellular organelles in the hydrated biological cells were observed for the first time.