The Evolution of Resolution

3D 局在化顕微鏡超解像システム ライカ SR GSD 3D

細胞プロセスの正確な局在化を可視化することは、分子構造と機能の相互作用を理解する上できわめて重要です。 ライカ SR GSD 3D 超解像顕微鏡は、GSD(Ground State Depletion)または dSTORM(Direct STochastical Optical Reconstruction Microscopy)技術に基づき、2D だけでなく 3D の超解像イメージングも可能にし、最高の精度、再現性、そして現在のWidefield顕微鏡では最大分解能を実現しています。 ライカ SR GSD 3D は自動化された TIRF システムをベースとしています。 この多機能なシステムは、研究者が自由に、生細胞における各自のアプリケーションや先進の蛍光イメージングに適合する自由度が確保されています。

Alexa 647-Ab を用いてVimentinを染色したヒト内皮細胞(Huvec)3D 画像。Medium: gloxy-like buffer 資料提供: K. Jalink and L. Nahidi Azar, Amsterdam, The Netherlands.

信頼性の高い局在化と X/Y/Z 方向の最大分解能

精度、安定性および光学性能に新しい基準

局在化顕微鏡(GSDIM 及び dSTORM)は、XY分解能はわずか 20 nm の超解像画像を実現することが可能です。しかし、光学顕微鏡のZ分解能はおよそ数百nmが限界でした。超解像顕微鏡パイオニアであるライカ マイクロシステムズは、この限界を克服するため、ライカ SR GSD 3D を開発しました。このシステムは、Z方向の分解能がわずか 50 nm に到達しており、3D の局在化精度に新しい基準を打ち立てました。

ライカ SR GSD 3D は、単一分子の局在化の比類ない精度、システム安定性、光学性能、および操作しやすいといった点で優れた特徴があります。 こうした特徴は、可能最短時間で再現性のある高品質な結果を挙げるためには不可欠です。 すべての光学パーツは、ライカマイクロシステムズの高い基準に従ってアポクロマート補正されています。 ソフトウェアは高精度なキャリブレーションを可能にし、ゴールドビーズを用いた標準的なキャリブレーションに加え、試料の色素分子や蛍光ビーズを用いた独自のカラーキャリブレーションも利用可能です。

特長

最大 20 nm のXY分解能

GSDIM 技術に基づくライカ SR GSD 3D は、これまで他の超解像システムによって設定されていた分解能の限界を打ち破ります。GSDIM と STED は Stefan Hell(Max Planck Institute Göttingen, Germany)が特許を取得しており、ライカマイクロシステムズだけが独占ライセンスされています。

オンライン超解像画像構築 – 画像を取得しながら結果を確認

ライカ SR GSD 3D は、超解像画像のオンライン画像構築が可能となっています。画像取得中、オンラインで構築される超解像画像を確認できます。この機能により、画像取得を中止するか継続するかを決めながら実験を完全にコントロールし、最良の結果を得ることができます。

多目的な生細胞イメージングシステムにおいて超解像と TIRF および落射蛍光とを組み合わせることによって十分なアプリケーションへの柔軟性を提供

このシステムにより、イメージングを超解像の領域へと拡張しつつ、高速イメージング、タイムラプスからTIRFまで、幅広い実験を行うことが可能です。

標準な蛍光色素が利用可能 – 染色プロトコルの変更は不要

GSD のワークフローは、標準的な免疫染色法に基づくもので、蛍光顕微鏡の既存の作業の流れに完璧に統合されます。

... 超解像の限界を再定義

Z 方向の追加によって

最大限のレーザー安定性、最小限の自家蛍光、および最高の色補正

超解像顕微鏡用に開発された高性能対物レンズ

ライカ SR GSD 3D は、超解像顕微鏡専用に開発された 160× 高性能対物レンズを備えており、その設計は高出力レーザー向けに最適化されています。また、最小限まで取り除かれた自家蛍光によって可能になる高い SN 比は、単一分子検出アプリケーションに最適です。さらに最高のアポクロマート補正がいっそう画像結果を向上させます。

蛍光光路に組み込んだシリンダーレンズによる高精度局在化

非点収差アプローチを採用 - 3D 局在化原理

GDSIM または dSTORM 蛍光顕微鏡における単一分子の局在化のためには、各分子の点像分布関数(PSF)のフィッティングを実施して蛍光分子の位置を特定します。通常の蛍光顕微鏡では、通常の PSF によって蛍光分子のXY方向の位置が定義されます(左)。このシステムにシリンダーレンズを追加すると、異なる PSF(非点収差)が得られます(右)。対応する画像により、検出された分子の Z 位置が特定でき、3D 再構築が可能になります

結果の再現性を確保するため、システムを 2D から 3Dに切り替えると、すぐに光路内にシリンダーレンズが正確な位置に切り替わります。切り替えは手動ではなく、マウスでクリックするだけでソフトウェアコントロールにて自動で行われます。

SuMo ステージによる分子の正確な局在化のために最小限ドリフト

精度と安定性に一切の妥協なし

SuMoステージによって、ライカ マイクロシステムズはドリフト補正に新技術を導入し、最大のシステムドリフトを画像取得中の分解能以下にします。これにより、画像を取得しながら超解像画像を観察することが可能です。特別な SuMo(SUpressed MOtion) 技術は、検出中の最小のドリフトだけでなく、最大の安定性も保証されます。

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