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加道 雅孝; 岸本 牧; 保 智己*; 安田 恵子*; 青山 雅人*; 篠原 邦夫*
no journal, ,
高強度レーザーによって発生した高輝度短パルス軟X線源とX線感光材上に直接培養した細胞に軟X線を照射する密着型顕微法を組み合わせたレーザープラズマ軟X線顕微鏡を開発し、生きている細胞の内部構造を直接観察することに成功した。さらに蛍光顕微鏡を併用し、軟X線顕微鏡と蛍光顕微鏡により同一の細胞の同時観察を実現するハイブリッド顕微法を発案することにより細胞内器官の正確な位置の特定と高空間分解観察を両立した。その結果、様々な細胞内器官の詳細な構造の観察が可能となった。開発したレーザープラズマ軟X線顕微鏡によりこれまでにマウスの精巣ライディッヒ細胞の内部構造の観察やアポトーシスの誘発により構造変化を起こしたHeLa S3細胞核の詳細な構造の観察を実現した。マウスの免疫細胞の観察では免疫機能発現の瞬間の重要な構造変化を観察することに成功するなど、従来の顕微鏡では限界のあった生きている細胞を軟X線顕微鏡で観察することにより、幾つかの重要な知見を得ることに成功した。
加道 雅孝; 岸本 牧; 保 智己*; 安田 恵子*; 青山 雅人*; 刀祢 重信*; 篠原 邦夫*
no journal, ,
酸素と炭素のK吸収端で挟まれた波長領域(2.3nm
4.4nm)は"水の窓"波長と呼ばれ、細胞の主要構成要素である炭素による吸収が大きいが、水にはほとんど吸収されないという特徴を持つ。水の窓波長の軟X線を照明光として用いた顕微鏡(軟X線顕微鏡)は生きている細胞を無染色でそのまま観察可能であるという特徴を持ち、さらに可視光に比べて波長がはるかに短いため、細胞内部構造の詳細な観察が可能である。さらに、高輝度で短パルスという特徴を持つレーザープラズマ軟X線源を光源に用いたレーザープラズマ軟X線顕微鏡は、放射線による細胞への影響や細胞内構造の揺らぎによる空間分解能の低下を抑え、生きている細胞のその場観察が可能である。我々は、波長1053nm、出力20J、パルス幅600psの高出力ガラスレーザーを金の薄膜ターゲットに集光し、水の窓波長軟X線を発生した。細胞をPMMAフォトレジスト上に直接培養することにより、レーザープラズマ軟X線顕微鏡による生きている細胞のその場観察を実現した。
加道 雅孝
no journal, ,
レーザープラズマを光源とした軟X線顕微鏡は生きている細胞の内部構造を100nm以下の解像度で観察できるという特徴を持ち、様々な生命現象を理解する上で非常に強力な観察手法を提供する。講演では、レーザープラズマ軟X線顕微鏡の開発と細胞の観察の具体例について報告を行うとともに、重要な生命現象の一つである細胞死の観察結果についても報告を行う。
加道 雅孝; 岸本 牧; 江島 丈雄*; 保 智己*; 安田 恵子*; 青山 雅人*; 刀祢 重信*; 篠原 邦夫*
no journal, ,
軟X線顕微鏡の空間分解能は細胞に照射されるX線光量に強く依存するため、高い空間分解能を実現するためにはより高輝度な軟X線源が必要となる。これまで原子力機構関西研の保有する出力20Jの高強度レーザーを利用したレーザープラズマ軟X線顕微鏡の開発を行い、生きている細胞内のミトコンドリア等の詳細な構造の観察に成功した。さらなる高空間分解能の実現を目指し、大阪大学レーザーエネルギー学研究センターの保有する出力120Jの大型レーザーを用いて実験を行った。レーザー波長の短波長化によるX線への変換効率の向上も考慮すると10倍以上のX線光量の増大が期待できる。X線感光材上に培養した含水細胞の観察を行った結果、空間分解能の向上により細胞周辺にこれまで同様の実験では確認されなかった極微細な繊毛らしき構造の観察に成功した。
加道 雅孝; 岸本 牧; 保 智己*; 安田 恵子*; 青山 雅人*; 刀祢 重信*; 篠原 邦夫*
no journal, ,
高輝度レーザーで生成したレーザープラズマを光源とした軟X線顕微鏡(レーザープラズマ軟X線顕微鏡)は、生理活性状態にある細胞を生きたまま瞬時に観察可能で、様々な生命現象の観察が期待されている。しかし、細胞内には多くの細胞内小器官が密に分布しており、非常に複雑な構造となっている。そのため、レーザープラズマ軟X線顕微鏡で撮像した細胞内の構造をそれぞれ特定の細胞内小器官と対応付けることが困難であった。我々は、細胞内小器官に選択的に蛍光標識を施すことに特定の細胞内小器官を可視化できる蛍光顕微鏡と生きている細胞内の小器官を高い空間分解能で観察できるレーザープラズマ軟X線顕微鏡を組み合わせた相関顕微法を提案し、生きている細胞内のミトコンドリアの詳細な構造を観察することに成功した。