Wiley - ZEISS 共同企画
生命の超微細構造が示す最新の発見

生命現象は本来3Dです。ゆえに、細胞小器官から細胞、組織、個体に至る空間関係を取得・可視化・定量できる手法は、重要な生物学的課題の理解を大きく前進させ、より深い洞察をもたらします。

つい最近まで、ナノスケールで細胞や組織のボリューム情報を取得する作業は、手間がかかり非効率で、しかも多くが手作業でした。自動で数百〜数千枚の連続切片を収集できる複数の手法を含むボリューム電子顕微鏡（vEM）の登場により、個々の超薄切片を観察する従来のTEMを超えて、3Dの細胞超微細構造解析の能力と適用領域は大きく拡張されました。代表的な手法であるアレイトモグラフィー（AT）では、ウルトラミクロトームで得た連続超薄切片をリボン状にまとめ、グリッドやガラススライド／カバーガラス、シリコンウェハーなどの基板に回収します。これらの切片は抗体染色や重金属によるコントラスト付与が可能で、光学、TEM、SEMでのイメージングに対応し、長期保存して後日再解析できます。

もう一つの手法 SBF-SEM は、SEM内部のウルトラミクロトームに装着したダイヤモンドナイフで、樹脂包埋試料の表層を薄く削り取り、そのブロック面を連続的に撮像します。これと同系統のブロック面法である FIB-SEM は、イオンビームでより薄い層を除去でき、高解像度かつ等方的な3Dボリュームの取得を実現します。

本講演では vEM の要点を体系的に解説します。ワークフローの全体像と使いどころ、試料作製の基本、実際に答えられる生物学的課題の事例、さらに学習と実装を後押しするコミュニティリソースまでを含みます。

Volume EM ワークフローにおける「試料作製の影響」を、試料の作製からデータ取得処理まで一連のプロセスで解説します。本トピックは対象範囲が広く一律の正解はありませんが、共通の課題と押さえるべきポイントを明確化します。本セッションは3部構成です。

まず、固定条件、コントラスト付与、包埋法が、解像度・取得スピード・画質に与える影響を Christel Genoud が解説します。続いて、Jean Daraspe が、観察目的や期待する成果に応じて変わるマウント／トリミングの実例を提示し、スタブ／ブロック上でROI（関心領域）を確実に捉える戦略と、マウント手法がチャージングや撮像条件に及ぼす影響を整理します。最後に、Corrado Cali がマイクログラフ処理を取り上げ、試料の作製が画像解釈と再構成のしやすさを左右する点を紹介し、前処理でのパラメータ最適化が細胞型の同定やセグメンテーション精度の向上に寄与することに焦点をあてます。

本ウェビナーでは、各自の研究目的に即した試料の作製を見直し、改善するための具体事例と実践的な示唆を身につけられます。

アレイトモグラフィーは、連続超薄切片を基板に回収し、SEMで撮像して三次元像を再構成する vEM の手法です。非破壊で切片が安定しているため、自動撮像を何度でも実行でき、研究目的とデータ運用に合わせて新しいROI（関心領域）を継続的に取得できます。

まず、Jemima Burden が、アレイトモグラフィーのワークフロー全体を解説します。各工程が「柔軟性の高さ」を生む理由から、医学生物学・臨床の研究者、コア施設、コミュニティにとっての実務的メリットを具体的に紹介します。

次に、多くのEMラボにある標準装置で始められる点について、Ian White が解説します。アレイトモグラフィーは、実際に「誰もが使える」vEM手法です。コミュニティで共有される実践的なTIPSも取り上げ、研究現場で今すぐ活用をスタートできるポイントをご紹介します。

最後に、Luke Noon が、研究者の立場から、この優れた手法の導入によって彼のラボの肝組織サンプリング（肝神経終末の追跡・再構成）がどのように高度化したかを具体的に紹介します。

生体構造と機能を正しく捉えるには、生体本来の姿を再現できる3Dイメージングが不可欠となります。SBF-SEM（Serial Block-Face SEM）は、連続切削と撮像を自動で繰り返し、ボリューム情報を効率よく取得する新しいアプローチを提供します。

本ウェビナーでは、SBF-SEM の最新装置動向を紹介。とくに Volutome テクノロジーによる解像度・スループット・自動化の進化を解説します。さらに、組織試料の作製をスピードアップしつつ保存性とコントラストを両立する3種類のブロック染色（en bloc）プロトコルを比較検討。最終画質を引き上げる実践策である、最適なマウント法、フォーカルチャージコンペンセーションによる帯電抑制に加え、3D再構成の進め方も取り上げます。

顕微鏡技術の進化は、生物学における境界を更新し続け、細胞構造の複雑な世界をより深く読み解く力を研究者に与えてきました。なかでも FIB-SEM は、等方ナノ解像で細胞3D形態を高精細に捉え、これまでにない知見を提供する先進テクノロジーです。

本ウェビナーでは、Ilya Belevich 博士が FIB-SEM の基礎と細胞生物学への応用を体系的に解説します。基本概念と試料作製の要件を押さえたうえで、共焦点顕微鏡やSBF-SEMとの相関イメージング事例を通じ、FIB-SEMで得られる新たな視点を紹介します。最後に、データ処理の勘所と、定性的な発見を定量的に強固でビジュアルにも伝わる結果へ落とし込む実践策を提示します。

AT、SBF-SEM、FIB-SEM などのEM技術はこの10年で大きく進化しました。加えて、3D再構成、ビッグデータ可視化、AIを活用した半自動〜全自動解析により、解析スピードと扱える試料の複雑度は飛躍的に拡大しています。本ウェビナーでは、2Dスタッキングから3D可視化がもたらすメリットを具体的に解説します。

ローカル／クラウド対応のAIプラットフォームは、強力な計算基盤に組み合わせることで、試料から画像取得、ROIのセグメンテーション、解析・可視化までを一連の流れで実行できるエコシステムを実現します。得られた可視化結果は、初期仮説の是非を客観的に評価するための拠り所となります。