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ZEISS Lattice Lightsheet 7
Live Cellの長時間3Dタイムラプスイメージング
ZEISS Lattice Lightsheet 7は、ライトシート顕微鏡をベースに、生細胞のSubcellularレベルでの解像度の観察を可能にします。もちろん、標準的なサンプルキャリアを使用することができます。この自動化された使いやすいシステムで、細胞内構造および数時間から数日のボリュームイメージングを極低ダメージで行うことができます。生命のダイナミックスをかつて無いほど深く・詳細に想像以上に簡単に探究することができます。

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Learn about the lattice light sheet principle and its advantages for 3D imaging of subcellular dynamics, get insights into the technique's development process, get introduced to ZEISS Lattice Lightsheet 7 and its features, and hear about first customer experiences and applications.
生命の細胞内でのダイナミクスを探求
- 驚くほど簡単操作
いつものLivingサンプルをそのまま標準的なサンプルキャリアで観察できます
- 極低ダメージ
数時間から数日の生体の細胞内のダイナミクスを観察することができます
- Near-isotropicな分解能
本来の比で3Dの詳細を観察することができます
- 高速ボリュームイメージング
生体内のイベントを逃さず捉えます
- オートアライメント
マニュアルでのアライメントの必要はなく、実験にのみフォーカスできます
Lattice Light Sheetテクノロジーを全ての方に
細胞内プロセスの研究にとって、極低ダメージで、高分解能なライトシートイメージングの重要性は、どんなに重視してもし過ぎることはありません。ZEISSは、この先進技術のメリットを誰もが享受できるように、Lattice Lightsheet 7を驚くほどシンプルに使用できるよう設計しました。サンプルプレパレーションをシステムに合わせることなく、これまで共焦点顕微鏡観察に使用していたサンプルキャリアを使用してLivingサンプルを観察できます。複雑なマニュアルのアライメントプロセスは必要なく、ユーザーは実験そのものにだけフォーカスすることができます。
光毒性とブリーチを極限まで抑える
微細な構造が時間とともにどのように変化するのかを研究するために、Subcellularレベルでの分解能で生体のダイナミクスを観察しようとすると、従来のイメージングシステムでは、観察対象にダメージが与えられてしまい、すぐに限界に達してしまいます。そこで、ZEISS Lattice Lightsheet 7は、センシティブなサンプルに適応するため、フォトブリーチと光毒性を極めて低減、数時間から数日のイメージングを実現するLattice-Structured (格子構造)の光を採用しています。コントロールされた培養環境と内蔵された自動イマージョン供給システムによって、長時間の実験を行うことができます。
動画:有糸分裂するLLC-PK1細胞。H2B-mCherry(青)α-Tubulin mEGFP(赤)。25時間以上タイムラプスイメージング。
高速ボリュームイメージング
ZEISS Lattice Lightsheet 7は1秒間に3 ボリュームの極めて高速の画像取得が可能です。この高い時間分解能でサンプルボリューム全体のタイムラプスイメージングを実施すれば、関心イベントを見逃すことはもうありません。XYおよびZでの分解能がほぼ等方であるので、サンプルの詳細な構造を、本来の比で観察することができます。高速なレーザーのスイッチングによって、クロストークを最小限に、最大で3色のほぼ同時のイメージングが可能です。
Video:Cos7細胞 Calnexin-mEmerald および EB3-tdTomato (一過性トランスフェクション)
EB3は微小管の成長端を標識します。これは微小管のダイナミクスの調節のために必要です。カルネキシンは、小胞体のタンパク質です。インターバルは80秒、トータル1.5時間、ボリュームは、175 x 120 x 70 μm³ でのタイムラプスイメージングです。
テクノロジー
Lattice Light Sheet 顕微鏡の特長
Lattice Light Sheet 顕微鏡(Gaussian Light Sheet 顕微鏡とも呼ばれる)は、一般的に、優れた高速性と低ダメージでのイメージングで良く知られています。励起と検出のレンズを分離させるという画期的なコンセプトによって、サンプルの検出用対物レンズの焦点面にある領域だけを照明することが可能になりました。シート光をサンプル上で移動し、焦点面ごとに1画像ずつ撮影することによって、焦点面以外のサンプル領域を照射することなく、ボリュームデータを取得することができます。
Lattice Light Sheet 顕微鏡は、ライトシート顕微鏡のメリットに、共焦点レベルでのほぼ等方の分解能を組み合わせたものです。高度なビーム形成技術により、Lattice(格子)型の光シートを作成します。このLatticeライトシートは標準的なGaussianライトシートに比べて極めて薄く、それによって、高速で、より高い分解能を提供することができます。光シートのLattice(格子)構造は、Spatial Light Modulator(SLM)により作成されます。Lattice(格子)構造を’Dithring’処理してなめらかなライトシートを作成し、スキャナーを通してサンプルに照射します。
ZEISS Lattice Light Sheet 顕微鏡の開発
Lattice Lightsheet 7の開発に際して、ZEISSではユーザーの使い易さとこれまでのサンプルプレパレーションとの互換性を特に考慮しました。倒立型顕微鏡の構成は、一般的なサンプルキャリアを使用しての高分解能イメージングにおいて、最も重要なポイントです。倒立型顕微鏡の構成で生じる課題は、主に屈折率のミスマッチです。サンプルからの蛍光が、水性の培養液を通過し、角度あるカバーガラスを通過し、水浸部分を通過し、そして検出用対物レンズに入るからです。
ZEISS独自の光学系
検出用光学経路にある、ZEISS独自の特別な光学素子が、屈折率のミスマッチを補正するので、共焦点顕微鏡と同じくらい簡単かつ迅速に、画像取得ができます。
特長
標準的なサンプルキャリアが使用可能
サンプルプレパレーションの変更の必要はなく、これまで、共焦点顕微鏡で使用していたサンプルキャリアを使用し、Liveサンプルのイメージングが可能です。ZEISS Lattice Lightsheet 7は、No.1.5のカバーガラスを使用した様々なサンプルキャリアを使用することができます。
- スライド
- 35mmディッシュ
- チャンバスライド
- マルチウェルプレート
迅速かつサンプルに優しい位置決め
内蔵された透過型LEDとOblique検出により、DICのようなコントラストの画像で、サンプルの位置決めを容易に行うことができます。必要に応じて、透過用LEDを白色から赤色に切り替えて、照明をよりサンプルに優しいものに変更できます。また、長期間の観察中、透過光を含めることを選択することができます。
サンプルの位置調整
このシステムのために設計された、独自の5軸ステージは、X軸、Y軸、Z軸に沿った動きだけではなく、X軸およびY軸での傾きにも高い精度で対応しています。これによって、サンプルキャリアの大きさやサンプル位置のわずかな誤差を補正することができます。サンプルのレベリングで、面倒な手動プロセスはありません。
光学素子アライメント
ベストなイメージング結果を得るためには、lattice light sheetをサンプルごとに最適化する必要があります。そこでZEISSは光学素子のオートアライメント機能を付与し、時間のかかるマニュアルでの調整を省きました。革新的な励起レーザーの光路デザインによって、SLMの再プログラミング無しで、レーザーラインの切替を高速に行うことができます。これにより、マルチチャンネルのデータセットをほぼ同時に取得することができ、サンプルに起こったどんなイベントも見逃すことがなくなります。
長期間の観察
インキュベーション
インキュベーションシステムが内蔵されており、様々な環境設定を、安定的に長期にわたって保持します。システムが温度、CO2、O2のレベル、および湿度を自動的にモニターし、コントロールするので、観察中、サンプルの状態が最善に保たれます。蓋部分にガラス窓があり、実験中にサンプルを簡単にチェックすることができます。
自動イマージョン供給システム
空気を除去し、サンプルに適したイマージョンの供給を自動的に行うことができます。イマージョンの補充はソフトウェアによってコントロールされているので、画像取得との干渉を心配する必要はありません。イマージョン補給容器は照明が当たらないように保護されているので、バクテリアの繁殖が抑えられます。対物レンズはイマージョンと触れない様に保護されているので、たとえ過剰な量のイマージョンが供給されてもドライの状態が保たれます。
代表的なアプリケーション
代表的なアプリケーション |
代表的なサンプル |
タスク |
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Live Cell イメージング |
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3D細胞培養 |
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小型モデル生物 |
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卵母細胞 |
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エクスパンド サンプル |
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ZEISS Lattice Lightsheet 7 at Work
Lamin B1 in Action
細胞内の動きを最高のボリュームスピードで
Cos7細胞 Calnexin-mEmerald および EB3-tdTomato (一過性トランスフェクション)
EB3は微小管の成長端を標識し、微小管の動きの調節に必要です。カルネキシンは、小胞体のタンパク質です。細胞は、80秒毎に1.5時間にわたって撮影されました。撮像されたボリュームは 175 × 120 × 70 μm³。
Actin-GFP(細胞骨格, シアン)を安定的に発現しているU2OS細胞のタイムラプスイメージング。MitoTracker™ Red CMXRos(ミトコンドリア、緑色)およびDraq 5(核、赤色)でも標識されています。
Cos7 細胞、Tomm20-mEmeraldおよびCalreticulin-tdTomato(一過性トランスフェクション)Tomm20はミトコンドリアの外膜を標識します。カルレチキュリンは、タンパク質が合成される小胞体のタンパク質です。どちらも非常に繊細で光感受性が高い、細胞小器官で、従来の方法での画像取得は困難です。1つのボリュームを30秒毎、トータル1時間15分のタイムラプスイメージングです。撮像されたボリュームは、175 × 210 × 20 μm3 です。150タイムポイントで、572ボリュームプレーン、合計で85,800枚の画像取得。
Lifeact-GFPを発現するCos7細胞。最大輝度投影法(Maximum intensity Projection)。細胞は10秒あたり1ボリューム(115 × 60 × 25 μm³)、トータル9時間の連続画像取得。5,000タイムポイントで201ボリュームプレーン、合計で1,005,000枚の画像取得。
Cos7細胞、mEmerald-Rab5aおよびGolgi7-tdTomatoで標識(一過性トランスフェクション)。Golgi7は、ゴルジおよびゴルジ小胞に関連するタンパク質。Rab5aは、初期エンドソームのマーカー。ほぼ等方の分解能で小胞を3Dでトラッキングを実現。トラッキングは、arivis Vision4D®ソフトウェアを使用。
T細胞、Lifeact-GFPを発現。左:カラーコード処理したDepth Projection、右:最大輝度投影法 Maximum Intensity Projection。1ボリュームを2.5秒毎、1時間以上にわたって画像取得。サンプルご提供: M. Fritzsche, University of Oxford, UK.
初期発生 | 卵母細胞
マウス卵核胞期卵母細胞(固定)。核膜(抗ラミン、シアン)、アクチン(ファロイジン、マゼンダ)、微小管(抗チューブリン、黄色)。微小管およびアクチン構造の高分解能イメージングには、Sinc3 15 × 650 Lattice ライトシートを使用。動画では、微小管の3D構造がご覧いただけます。サンプルご提供: C. So, MPI Göttingen, Germany.
マウス卵核胞期卵母細胞(固定)。核膜(抗ラミン、シアン)、アクチン(ファロイジン、マゼンダ)、微小管(抗チューブリン、黄色)。卵母細胞全体のイメージングには、Sinc3 100 × 1,800 Lattieライトシートを使用。サンプルご提供: C. So, MPI Göttingen, Germany.
マウス第二分裂中期で停止させたマウス卵細胞。ミトコンドリア(シアン)、微小管(マゼンダ)、染色体(黄色)。サンプルご提供: C. So, MPI Göttingen, Germany.
小型生物の発生 | ゼブラフィッシュ
DeltaD-YFPトランスジェニック ゼブラフィッシュ胚(Liao et al. 2016, Nature Communications)。内因性調節領域を含む導入遺伝子により誘導される融合タンパク質。尾芽と未分節中胚葉に発現。細胞皮質と輸送小胞に対応する点(緑)が確認できる。核は(マゼンダ)。8秒毎に、1ボリューム(150 × 50 × 90 μm3)、トータル5分間。サンプルご提供: Prof. Andrew Oates, EPFL, Switzerland.
ゼブラフィッシュ胚の高速動画。輸送mRNA分子(緑色)、核(マゼンダ)のボリュームイメージング。最大輝度投影法(Maximum Intensity Projection)1ボリューム(86 × 80 × 12 μm3)を2.5秒毎にデータ取得。サンプルご提供: Prof. Andrew Oates, EPFL, Switzerland.
mRNA分子を、arivis Vision4D®ソフトウェアでトラックしました。核のトラックをリファレンスとして、ゼブラフィッシュ胚の動きを補正し、mRNA分子を個別に一定時間追跡し、その速度や方向などの統計データを取得しました。サンプルご提供: Prof. Andrew Oates, EPFL, Switzerland.
小型生物の発生 | C.elegans胚
核を染色したC.elegans胚。カラーコード処理されたDepth Projetionで表示しています。1ボリューム 700ミリ秒毎に、トータル10分以上データ取得。1ボリュームは、115 × 50 × 30 μm³、101ボリュームを1000タイムポイントで撮影、合計101,000枚のデータを取得。
核を染色したC.elegans胚。胚をカラーコード処理されたDepth Projectionで表示。5分毎に19時間余以上データ取得。通常の睡眠・覚醒サイクルを観察できています。撮像ボリューム:115 x 50 x 30 μm³ 。101ボリュームを236タイムポイントで撮影、合計で23,836枚のデータを取得。
後期bean 期(受精後400分未満)のC.elegans 胚。560未満の核をHIS-58::mCherryで標識(マゼンダ)とGFP::SAS-7で標識された中心小体(緑)。有糸分裂中の細胞で、紡錘体のHIS-58::mCherryと中心小体の凝集シグナルを示しています。サンプルご提供: N. Kalbfuss, Göncy Lab, EPFL, Switzerland.
小型生物の発生 | ショウジョウバエ胚
キイロショウジョウバエは、生物医学など多くの研究分野で用いられるモデル生物です。多くの遺伝子組み換え変異体が研究に用いられています。このムービーは、GFPで標識されたショウジョウバエ胚の経時的な動きが示されています。1ボリューム300 × 455 × 145 μm3、15秒毎に25分間撮影。911ボリュームを100タイムポイントでデータ取得。合計91,100枚のデータを取得。
3D細胞モデルの形成
スフェロイドとオルガノイドは、組織のin vitroモデルです。組織そのものよりもはるかに小さく、シンプルですが、簡単に作成できるため、発生生物学者にとって、組織の成長を研究するための貴重なツールとされています。細胞の単層のみで構成される細胞培養とは異なり、スフェロイド/オルガノイドの細胞は3次元構造を形成します。そのため、これを用いて3D細胞モデル内での細胞の遊走や分化過程の研究をすることができます。Lattieライトシート顕微鏡を用いれば、オルガノイドの成長と自己組織化のイメージングが現実的なものになります。ここでは、H2B-mCherry(シアン)とα-Tubulin-mEGFP(マゼンダ)を発現する細胞を含むスフェロイドの3Dレンダリングデータです。標識されていない細胞もあります。
植物と種子の成長 | 花粉粒と花粉管
花粉管内のミトコンドリアのダイナミクスの観察。ミトコンドリアが、花粉管端部で先端に向かって移動し、花粉管の中央に戻ります。移動中、修復プロセスおよび生体分子を共有し分配するために、ミトコンドリアは融合・分裂します。サンプルご提供: R. Whan, UNSW, Sydney, Australia.
ミトコンドリア(MitoTracker Green、緑)およびリソソーム(Lysotracker Red、赤)を染色した花粉管。花粉管が花粉粒の亀裂から伸びているのが観察できます。(自発蛍光によって視覚化)。ミトコンドリアは、花粉管の先端まで完全に進むわけではなく、先端の数ミクロン手前の位置で停止します。データセットのレンダリングは、arivisVision4D®を使用。サンプルご提供: R. Whan, UNSW, Sydney, Australia.
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ZEISS Lattice Lightsheet 7
Long-term Volumetric Imaging of Living Cells
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