Optisk billeddannelsessystem kan fange et hidtil uset antal celler i et enkelt billede

Forskere fra Transdimensional Life Imaging Division ved Institute for Open and Transdisciplinary Research Initiatives (OTRI) ved Osaka University skabte et optisk billeddannelsessystem, der kan fange et hidtil uset antal celler i et enkelt billede. Ved at kombinere et kamera med ultrahøj pixel og et stort objektiv, holdet var let i stand til at observere yderst sjældent, "en-i-en-million" situationer. Dette arbejde giver et værdifuldt nyt værktøj til samtidig observation af centimeters skala dynamik i flercellede populationer med mikrometeropløsning for at se funktionerne i individuelle celler.

I biologi, videnskabsfolk er ofte interesseret i ekstremiteterne i en befolkning, såsom celler med en sjælden funktion, der kan forekomme hos færre end en ud af en million individer. Disse eksperimenter er blevet hæmmet af den iboende afvejning med mikroskoper mellem at se celler ved en tilstrækkelig rumlig opløsning, samtidig med at de stadig bevarer et stort nok synsfelt til at fange usædvanlige prøver. Forskere bruger ofte flere minutter på at flytte dias på jagt efter de helt rigtige celler at studere.

Nu, et team af forskere under ledelse af Osaka University har udviklet et system, der kan producere et billede, der indeholder op til en million celler på én gang. "Konventionelle biologiske mikroskoper kan højst observere 1, 000 celler, med et synsfelt begrænset til et par millimeter. Vores setup bruger maskinsyn drevet af et kamera med høj pixel med et makroobjektiv, "siger første forfatter Taro Ichimura. Teamet byggede det optiske billeddannelsessystem med et 120 megapixel kamera og et telecentrisk makroobjektiv. Dette gav et meget større synsfelt end konventionelle mikroskoper, op til cirka en og en halv med en centimeter, samtidig med at de enkelte celler og de interaktioner mellem dem, der kendetegner befolkningen, stadig løses. Teamet betegnede billedteknologien "trans-skala omfang, "hvilket betyder, at teknologien kan anvendes på billeddannelse fra mikrometerskalaen til centimeterskalaen." Som en teknologisk singularitet til en kraftfuld cellemåling, vores trans-skala omfangssystem AMATERAS forventes at bidrage til en lang række applikationer, fra grundforskning for at forstå funktionsmekanismen for flercellede systemer, til medicinske applikationer såsom kvalitetskontrol af kunstige celleplader, "siger seniorforfatter Takeharu Nagai.

Holdet testede AMATERAS ved dynamisk at afbilde calciumioner i dyrkede celler og detekterede med succes anomalier, der forekom i mindre end 0,01% af prøverne. Dette arbejde kan fremskynde forskning på en lang række områder, der beskæftiger sig med store cellepopulationer, såsom neurovidenskab, onkologi, og immunologi.