JP5010890B2 - Biological sample analysis method - Google Patents

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Description

本発明は、細胞、組織、個体などの生体試料を解析する生体試料解析方法に関するものである。   The present invention relates to a biological sample analysis method for analyzing biological samples such as cells, tissues, and individuals.

特許文献1には、微生物の検出方法などが開示されている。具体的には、試料に存在する目的微生物を特異的に捕捉する物質を結合した基板材を用いて当該目的微生物を捕捉し、当該基板材上に捕捉された目的微生物を光学的に検出する装置および方法が開示されている。   Patent Document 1 discloses a microorganism detection method and the like. Specifically, an apparatus for capturing a target microorganism using a substrate material combined with a substance that specifically captures the target microorganism present in a sample and optically detecting the target microorganism captured on the substrate material And a method are disclosed.

非特許文献1には、微生物を蛍光標識して組織内の感染の様子を観察する方法、および電子顕微鏡を用いて微生物の感染を観察する方法が開示されている。   Non-Patent Document 1 discloses a method of observing the state of infection in a tissue by fluorescently labeling the microorganism and a method of observing the infection of the microorganism using an electron microscope.

特開2005−172680号公報JP 2005-172680 A Fengwu Li et al.,「Plasmodium Ookinate−secreted Proteins Secreted through a Common Micronemal Pathway Are Targets of Blocking Malaria Transmission」,J.Biol.Chem.,Vol.279,No.25,Jun 18,pp.26635−26644,2004Fengwu Li et al. , “Plasmodium Okinate-secreted Proteins Secreted Through a Common Microphone Way of Targets of Blocking Maria Transmission”, J. Biol. Chem. , Vol. 279, no. 25, Jun 18, pp. 26635-26644, 2004

しかしながら、特許文献1によれば、血液や糞便、食品などの非組織を対象とし、これらから特定の微生物を捕捉するので、組織内の微生物を、当該組織から取り出すことなく当該組織内に存在させた状態で検出することができないという問題点があった。   However, according to Patent Document 1, since non-tissues such as blood, feces, and food are targeted and specific microorganisms are captured therefrom, the microorganisms in the tissue are allowed to exist in the tissue without being removed from the tissue. There was a problem that it could not be detected in the state.

また、非特許文献1によれば、蛍光を用いるが故に、自家蛍光に因るバックグラウンドが高く、ノイズも大きいので、組織内の微生物を鮮明に捉えることができないという問題点があった。また、非特許文献1によれば、蛍光を用いるが故に、厚みのある組織に対してはレーザーの透過性が低いので、厚みのある組織内の微生物を鮮明に捉えることができないという問題点があった。また、非特許文献1によれば、蛍光を用いるので、レーザー照射に因る組織へのダメージを避けることができないという問題点があった。また、非特許文献1によれば、電子顕微鏡を用いるので、装置や設備が大掛かりになるうえ、組織を生きた状態で観察することができないという問題点があった。   Further, according to Non-Patent Document 1, since fluorescence is used, the background due to autofluorescence is high and noise is large, so that there is a problem that microorganisms in the tissue cannot be clearly captured. Further, according to Non-Patent Document 1, since fluorescence is used, laser permeability is low for a thick tissue, so that there is a problem that microorganisms in the thick tissue cannot be clearly captured. there were. Further, according to Non-Patent Document 1, since fluorescence is used, there is a problem that damage to the tissue due to laser irradiation cannot be avoided. Further, according to Non-Patent Document 1, since an electron microscope is used, there is a problem that the apparatus and facilities become large and the tissue cannot be observed in a live state.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、厚みのある生きた組織のような生体試料を、当該生体試料にダメージを与えずに鮮明に捉えることができ、その結果、生体試料を正確且つ詳細に解析することができる生体試料解析方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、簡易な装置構成で生体試料を解析することができる生体試料解析方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and can capture a biological sample such as a thick living tissue clearly without damaging the biological sample. It is an object of the present invention to provide a biological sample analysis method capable of analyzing a sample accurately and in detail.
Another object of the present invention is to provide a biological sample analysis method capable of analyzing a biological sample with a simple apparatus configuration.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる体試料解析方法は、少なくとも1つが宿主であり、少なくとも1つが微生物である複数の生体試料のうち少なくとも1つから発せられた微弱光を選択的に検出することで、少なくとも1つの前記生体試料の発光画像を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像した前記発光画像に基づいて前記生体試料を解析する解析工程とを含むことを特徴とする。 To solve the above problems and achieve the object, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, at least one of a host, emitted from at least one at least one of the plurality of biological samples is a microorganism An imaging process for capturing at least one luminescent image of the biological sample by selectively detecting the weak light, and an analysis process for analyzing the biological sample based on the luminescent image captured in the imaging process. It is characterized by including.

また、本発明にかかる体試料解析方法は、上記の発明において、前記撮像工程では、前記発光画像を繰り返し撮像し、前記解析工程では、複数の前記発光画像に基づいて前記生体試料の変化を解析することを特徴とする。 Further, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, in the above invention, in the imaging step, imaged repeatedly the luminescent image, and in the analysis step, a change in the biological sample based on the plurality of the luminescent image It is characterized by analyzing.

また、本発明にかかる体試料解析方法は、上記の発明において、前記撮像工程では、前記発光画像の他に、前記生体試料の明視野画像および/または前記生体試料の蛍光画像をさらに撮像し、前記解析工程では、前記撮像工程で撮像した前記発光画像と前記明視野画像および/または前記蛍光画像とを重ね合わせた画像である重ね合わせ画像に基づいて前記生体試料を解析することを特徴とする。 Further, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, in the above invention, in the imaging step, in addition to the luminescent image, further captures a fluorescence image of the bright-field image and / or the biological sample of the biological sample In the analyzing step, the biological sample is analyzed based on a superimposed image that is an image obtained by superimposing the light-emitting image captured in the imaging step and the bright field image and / or the fluorescent image. To do.

また、本発明にかかる体試料解析方法は、上記の発明において、前記撮像工程では、前記発光画像ならびに前記明視野画像および/または前記蛍光画像を繰り返し撮像し、前記解析工程では、複数の前記重ね合わせ画像に基づいて前記生体試料の変化を解析することを特徴とする。 Further, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, in the above invention, in the imaging step, the luminescent image and imaged repeatedly the bright field image and / or the fluorescence image, and in the analysis step, a plurality of the The change of the biological sample is analyzed based on the superimposed image.

また、本発明にかかる体試料解析方法は、上記の発明において、前記撮像工程では、冷却電荷結合光検出素子で、少なくとも前記発光画像を撮像することを特徴とする。 Further, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, in the above invention, in the imaging step, in a cooled charge-coupled light detecting element, characterized by imaging at least the luminescent image.

また、本発明にかかる体試料解析方法は、上記の発明において、前記撮像工程では、開口数(NA)および投影倍率(β)で表される(NA÷β)2の値が0.01以上である対物レンズを用いて、少なくとも前記発光画像を撮像することを特徴とする。 Further, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, in the above invention, in the imaging step, represented by numerical aperture (NA) and projection magnification (β) (NA ÷ β) 2 value of 0.01 Using the objective lens as described above, at least the emission image is captured.

また、本発明にかかる体試料解析方法は、上記の発明において、前記対物レンズの前記(NA÷β)2の前記値が0.039以上であることを特徴とする。 Further, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, in the above invention, the value of the (NA ÷ β) 2 of the objective lens is characterized in that at 0.039 or more.

また、本発明にかかる体試料解析方法は、上記の発明において、前記対物レンズの前記(NA÷β)2の前記値が0.071以上であることを特徴とする。 Further, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, in the above invention, the value of the (NA ÷ β) 2 of the objective lens is characterized in that at 0.071 or more.

また、本発明にかかる体試料解析方法は、上記の発明において、前記宿主は、細胞、組織、個体のいずれか1つであることを特徴とする。 Further, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, in the above invention, the host cell, and wherein the tissue is any one of an individual.

また、本発明にかかる体試料解析方法は、上記の発明において、前記微生物は、生物発光タンパク質を有するものであることを特徴とする。 Further, BIOLOGICAL sample analyzing method according to the present invention, in the above invention, the microorganism is characterized in that it is one having a bioluminescent protein.

本発明では、少なくとも1つが宿主であり、少なくとも1つが(他方が)微生物である複数の生体試料のうち少なくとも1つから発せられた微弱光を選択的に検出することで、少なくとも1つの生体試料の発光画像を撮像し、撮像した発光画像に基づいて生体試料を解析するので、生体試料にダメージを与えずに鮮明に捉えることができ、その結果、生体試料を正確且つ詳細に解析することができるという効果を奏する。また、本発明では、簡易な装置構成で生体試料を解析することができるという効果を奏する。   In the present invention, at least one biological sample is obtained by selectively detecting weak light emitted from at least one of a plurality of biological samples in which at least one is a host and at least one is a microorganism (the other is). Since the biological sample is analyzed based on the captured luminescent image, it can be clearly captured without damaging the biological sample, and as a result, the biological sample can be analyzed accurately and in detail. There is an effect that can be done. In addition, the present invention has an effect that a biological sample can be analyzed with a simple apparatus configuration.

以下に、本発明にかかる生体試料解析方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a biological sample analysis method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

まず、本発明では、生体試料として、少なくとも1種類の宿主と少なくとも1種類の微生物を対象とする。本発明では、撮像する対象は、少なくとも2種類の異なる生体試料のうち、少なくとも1種類のものであればよい。例えば、動物または植物組織とそれに感染する1種類以上の微生物の組み合わせなどが挙げられる。これらの対象を用いることにより、微生物が感染している様子などを検出することができる。また、動物または植物組織とそれに感染する遺伝子変異を起こした1種類以上の微生物の組み合わせなどの例が挙げられる。遺伝子変異を起こした微生物とは、ノックアウト遺伝子、キメラ遺伝子、特定タンパク質過剰発現遺伝子、RNA干渉など、一般的に用いられる遺伝子操作により特定の遺伝子の発現量が調整された微生物のことであり、それらの微生物を用いることにより、発現が調整された遺伝子の組織および/または微生物に対する効果を検出することができる。   First, in the present invention, at least one type of host and at least one type of microorganism are targeted as biological samples. In the present invention, the subject to be imaged may be at least one of at least two different biological samples. For example, a combination of an animal or plant tissue and one or more types of microorganisms that infect it can be used. By using these objects, it is possible to detect a state in which a microorganism is infected. Further, examples include a combination of animal or plant tissue and one or more kinds of microorganisms having a genetic mutation that infects it. Microorganisms that have undergone genetic mutation are microorganisms in which the expression level of a specific gene is adjusted by commonly used genetic manipulations such as knockout genes, chimeric genes, specific protein overexpression genes, and RNA interference. By using the microorganism, it is possible to detect the effect of the gene whose expression is regulated on the tissue and / or microorganism.

また、本発明において、微弱光とは、典型的には生物発光による遺伝学的な発現量を表すような肉眼では見えない程度の極めて微弱な光シグナルを指す。なお、本発明における微弱光としては、生物発光以外にも、当該生物発光と同等レベルに微弱な光シグナルを発する蛍光や化学発光などを含む。例えば、BRET(生物発光共鳴エネルギー転移)における蛍光は、基質による生物発光の微弱エネルギーにより発するので、生物発光に含める。本発明では、少なくとも2種類の生体試料を対象とするので、少なくとも1種の生体試料が微弱光を発生していれば当該微弱光を検出して画像化すればよいが、残りの他の生体試料についても識別可能な光シグナル、つまりは微弱光を発生していれば当該微弱光も検出して画像化してもよい。   Further, in the present invention, the faint light refers to an extremely faint light signal that is typically invisible to the naked eye and represents a genetic expression level due to bioluminescence. In addition to the bioluminescence, the weak light in the present invention includes fluorescence, chemiluminescence, and the like that emit a weak light signal at the same level as the bioluminescence. For example, fluorescence in BRET (bioluminescence resonance energy transfer) is emitted by the weak energy of bioluminescence by the substrate, and is therefore included in bioluminescence. In the present invention, since at least two types of biological samples are targeted, if at least one type of biological sample generates faint light, the faint light may be detected and imaged. If an optical signal that can be identified for a sample, that is, faint light is generated, the faint light may also be detected and imaged.

つぎに、本発明にかかる生体試料解析方法を実施するための装置である生体試料解析装置100の構成について図1を参照して説明する。図1は生体試料解析装置100の構成を示す図である。図1に示すように、生体試料解析装置100は、試料ステージ102と、ヒートプレート104と、プレート温度コントローラー106と、ガス供給機構108と、水供給機構110と、対物レンズ112と、対物レンズヒーター114と、ヒーター温度コントローラー116と、対物レンズZ軸駆動機構118と、赤外線カットフィルター120と、CCDカメラ122と、CCDカメラ冷却装置124と、パーソナルコンピュータ128と、で構成されている。試料ステージ102、ヒートプレート104、対物レンズ112、対物レンズヒーター114、対物レンズZ軸駆動機構118、赤外線カットフィルター120、CCDカメラ122およびCCDカメラ冷却装置124は、図示の如く、フタ付き遮光ボックス130で覆われている。フタ付き遮光ボックス130は例えばアルミニウムのような遮光性の部材からなり、当該部材の表面には、当該フタ付き遮光ボックスの外部の光がその内部に入り込まないように黒色の塗装処理がされている。フタ付き遮光ボックス130の上面には、蝶番を介して、開閉自在のフタ130aが取り付けられている。実験者は、フタ130aを開閉して、試料Sの設置や除去などを行なう。
なお、本実施の形態で必須とする構成は、これらの装置構成のうち、後述するような光学条件(具体的には開口数(NA)および投影倍率(β)で表される(NA÷β)2の値に関する条件)を満たす対物レンズ112と、フタ付き遮光ボックス130のような適宜の遮光環境と、CCDカメラ122とであり、簡易なものである。
Next, the configuration of a biological sample analyzer 100 which is an apparatus for carrying out the biological sample analysis method according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the biological sample analyzer 100. As shown in FIG. 1, a biological sample analyzer 100 includes a sample stage 102, a heat plate 104, a plate temperature controller 106, a gas supply mechanism 108, a water supply mechanism 110, an objective lens 112, and an objective lens heater. 114, a heater temperature controller 116, an objective lens Z-axis drive mechanism 118, an infrared cut filter 120, a CCD camera 122, a CCD camera cooling device 124, and a personal computer 128. The sample stage 102, the heat plate 104, the objective lens 112, the objective lens heater 114, the objective lens Z-axis drive mechanism 118, the infrared cut filter 120, the CCD camera 122, and the CCD camera cooling device 124 include a light shielding box 130 with a lid as shown in the figure. Covered with. The light shielding box 130 with a lid is made of a light shielding material such as aluminum, for example, and the surface of the member is subjected to a black coating process so that light outside the light shielding box with the lid does not enter the inside. . An openable / closable lid 130a is attached to the upper surface of the light shielding box 130 with a lid via a hinge. The experimenter opens and closes the lid 130a to install and remove the sample S.
The configuration essential in the present embodiment is represented by optical conditions (specifically, numerical aperture (NA) and projection magnification (β) (NA ÷ β), which will be described later. ) The objective lens 112 that satisfies the condition 2 ), an appropriate light shielding environment such as the light shielding box 130 with the lid, and the CCD camera 122 are simple.

試料ステージ102は試料Sを配置するためのものであり、その上にはヒートプレート104が重ねて置かれている。試料ステージ102はネジ操作により水平方向(XY方向)に移動することができる。ヒートプレート104の上には水槽Tが配置されている。ヒートプレート104は、プレート温度コントローラー106と接続されており、当該プレート温度コントローラーにより0.5℃間隔で微生物の生育に適した環境温度(例えば37℃程度)の設定が行なわれている。   The sample stage 102 is for placing the sample S, and a heat plate 104 is placed thereon. The sample stage 102 can be moved in the horizontal direction (XY direction) by a screw operation. A water tank T is disposed on the heat plate 104. The heat plate 104 is connected to a plate temperature controller 106, and an environmental temperature (for example, about 37 ° C.) suitable for the growth of microorganisms is set at intervals of 0.5 ° C. by the plate temperature controller.

水槽Tの中には、試料Sを保持するための容器である試料容器Cが配置されており、さらに、試料容器C内の湿度を保つために純水Wが張られている。試料容器Cには試料Sが配置されている。試料容器C周囲の拡大図を図2に示す。図2は試料容器C周囲の拡大図である。試料Sはシャーレなどから成る試料容器Cに入れられ、培養液Csに浸されている。試料容器Cには試料容器カバーCvが取り付けられており、その中の試料Sが乾燥したり、ゴミなどが試料容器Cに混入したりするのを防いでいる。図1に戻り、試料容器Cにおいて少なくともその底面は、通常の対物レンズが対応できるよう、光学的に透明になっており、顕微鏡用カバーガラスと同じ材質でその厚さは0.17mmである。水槽Tに張られている純水Wは、水供給機構110を構成するノズル110aを通して供給されている。水槽Tの上方には、ガス供給機構108を構成するガスボンベ108a内の混合ガス(CO2を5%、O2を95%含有するガス)が、ガス供給機構108を構成するガス供給チューブ108bを通して50mL/minの流速で供給される。 In the water tank T, a sample container C, which is a container for holding the sample S, is disposed, and pure water W is stretched to maintain the humidity in the sample container C. A sample S is arranged in the sample container C. An enlarged view of the periphery of the sample container C is shown in FIG. FIG. 2 is an enlarged view around the sample container C. FIG. The sample S is put in a sample container C made of a petri dish or the like and immersed in the culture solution Cs. A sample container cover Cv is attached to the sample container C to prevent the sample S in the sample container C from drying and dust from being mixed into the sample container C. Returning to FIG. 1, at least the bottom surface of the sample container C is optically transparent so that a normal objective lens can be used, and is the same material as the microscope cover glass and has a thickness of 0.17 mm. The pure water W stretched in the water tank T is supplied through a nozzle 110 a constituting the water supply mechanism 110. Above the water tank T, a mixed gas in the gas cylinder 108a which constitutes the gas supply mechanism 108 (CO 2 5%, the O 2 gas containing 95%), through the gas supply tube 108b that constitute the gas supply mechanism 108 It is supplied at a flow rate of 50 mL / min.

ここで、試料Sは、生物発光タンパク質を有する微生物を含む生体試料であり、微生物に対する宿主である。宿主には、個体、組織、細胞などが挙げられる。個体は、動物や植物などである。これにより、様々な物を対象として微生物の生態の解析を行うことができる。なお、個体は動物や植物などである。動物は、微生物が感染する可能性のある全てのものであり、例えば哺乳類や昆虫類などである。植物は、微生物が感染する可能性のある全てのものであり、例えばタバコ、トマト、ナスなどである。組織は、微生物が感染する可能性のある全てのものであり、例えば脳や腎臓、腸などである。細胞は、微生物が感染する可能性のある全てのものであり、例えばHeLa細胞、CHO細胞などの培養細胞、初代神経細胞などの個体または組織から採取した細胞などが挙げられる。さらに、試料Sは外科的に摘出されたものでもよく、摘出されずに外科的に露呈された個体の一部であってもよい。また、微生物を選択的に撮像するのであれば、試料Sは必ずしも生きている必要は無く、微生物のみが試料S中において生きていればよい。なお、微生物を選択的に撮像する場合、微生物は、試料S中の成分または培養溶液によって適宜の培養環境に置かれているのが好ましい。   Here, the sample S is a biological sample including a microorganism having a bioluminescent protein, and is a host for the microorganism. Hosts include individuals, tissues, cells and the like. The individual is an animal or a plant. Thereby, the ecology of microorganisms can be analyzed for various objects. The individual is an animal or a plant. Animals are all those that can be infected by microorganisms, such as mammals and insects. Plants are all those that can be infected by microorganisms, such as tobacco, tomatoes and eggplants. Tissues are anything that can be infected by microorganisms, such as the brain, kidneys, and intestines. The cells are all those that can be infected by microorganisms, and examples thereof include cultured cells such as HeLa cells and CHO cells, and cells collected from individuals or tissues such as primary neurons. Further, the sample S may be surgically removed, or may be a part of an individual that is surgically exposed without being extracted. If the microorganism is selectively imaged, the sample S is not necessarily alive, and only the microorganism needs to be alive in the sample S. In the case where the microorganism is selectively imaged, the microorganism is preferably placed in an appropriate culture environment by the components in the sample S or the culture solution.

生物発光タンパク質には、いつくかの種類が知られている。例えば、ルシフェラーゼ系(luc)の生物発光タンパク質を含有する代表的な生物はホタルやコメツキムシであり、これらは緑色や黄緑色、黄色、橙色の光を放射するが、中でも橙色の光は、他の短い波長の光よりも容易に組織を貫通する波長をもつので、好適である。なお、ルシフェラーゼ酵素を発光させるには、発光基質を当該ルシフェラーゼ酵素に供給しなければならない。使用する発光基質は、生物発光タンパク質に合わせて選択する。例えば、生物発光タンパク質がホタルルシフェラーゼである場合にはルシフェリンを発光基質として選択し、生物発光タンパク質がウミシイタケルシフェラーゼである場合にはセレンテラジンを発光基質として選択する。   Several types of bioluminescent proteins are known. For example, typical organisms containing bioluminescent proteins of the luciferase system (luc) are fireflies and beetles, which emit green, yellow-green, yellow, orange light, among which orange light This is preferred because it has a wavelength that penetrates tissue more easily than light with a short wavelength. In order to cause the luciferase enzyme to emit light, a luminescent substrate must be supplied to the luciferase enzyme. The luminescent substrate to be used is selected according to the bioluminescent protein. For example, when the bioluminescent protein is firefly luciferase, luciferin is selected as the luminescent substrate, and when the bioluminescent protein is Renilla luciferase, coelenterazine is selected as the luminescent substrate.

微生物は、寄生虫や原虫、細菌、真菌、ウイルスなどである。寄生虫は、組織や個体(具体的には動物)内で感染形態をとる全てのものであり、例えばアニキサス、シュードテラノーバ、旋毛虫などである。原虫は、組織や個体(具体的には動物)内で感染形態をとる全てのものであり、例えばクリプトスポリジウムやネオスポラ、マラリア、トキソプラズマ、イソスボーラ、サイクロスボーラなどである。細菌は、細胞や組織や個体(動物または植物)内で感染形態をとる全てのものであり、例えばチフス菌やサルモネラ菌、炭素菌、セレウス菌、結核菌、アグロバクテリウムなどである。真菌は、細胞や組織や個体(具体的には動物)内で感染形態をとる全てのものであり、例えばアスペルギルス属真菌やムコール・リゾプス属真菌、ペニシリウム属真菌、アクレモニウム属真菌などである。ウイルスは、細胞や組織や個体(具体的には動物)内で感染形態をとる全てのものであり、ノロウイルス、タロウイルス、インフルエンザウイルスなどである。   Microorganisms include parasites, protozoa, bacteria, fungi, and viruses. Parasites are all those that take the form of infection in tissues and individuals (specifically, animals), such as Anixus, Pseudoterranova, and Trichinella. Protozoa are all those that take infection forms in tissues and individuals (specifically, animals), such as cryptosporidium, neospora, malaria, toxoplasma, isosbola, and cyclosbora. Bacteria are all infectious forms in cells, tissues, and individuals (animals or plants), such as Salmonella typhi, Salmonella, carbon, Bacillus cereus, tuberculosis, and Agrobacterium. Fungi are all infectious forms in cells, tissues and individuals (specifically animals), such as Aspergillus fungus, Mucor lysopus fungus, Penicillium fungus, Acremonium fungus and the like. Viruses are all infectious forms in cells, tissues, and individuals (specifically animals), such as norovirus, tarovirus, and influenza virus.

宿主と微生物との組み合わせは以上の通りである。宿主が個体または組織の場合、微生物は主に寄生虫、原虫、真菌、細菌、ウイルスが用いられる。宿主が細胞の場合、微生物は主に真菌、細菌、ウイルスが用いられる。   The combination of the host and the microorganism is as described above. When the host is an individual or a tissue, the microorganisms are mainly parasites, protozoa, fungi, bacteria, and viruses. When the host is a cell, fungi, bacteria and viruses are mainly used as microorganisms.

図1の説明に戻り、試料ステージ102の下方には、対物レンズ112が倒立に配置されている。対物レンズ112の周囲には対物レンズヒーター114が取り付けられており、対物レンズ112と対物レンズヒーター114とは接触している。ここで、本出願人は、対物レンズの開口数(NA)を、従来の蛍光撮像用顕微鏡などで常識的に用いられている開口数を基準にして変更することにより、生物発光のような微弱な発光成分を撮像して短い時間(例えば1分〜20分程度)でその発光画像を得ることができることを明らかにした(WO2006/088109参照)。具体的には、本出願人は、生物発光を容易に画像化するための対物レンズとして、開口数(NA)および投影倍率(β)で表される(NA÷β)2の値が0.01以上であるものが好ましく、その値が0.039以上であるものがより好ましいことを明らかにした(WO2006/088109参照)。さらには、本出願人は、鋭意検討の結果、5分以内(場合によっては1分程度)で視認可能且つ解析可能な発光画像を得るための対物レンズとして、(NA÷β)2の値が0.071以上であるものが好ましいことを明らかにした(WO2006/088109参照)。したがって、本実施の形態で用いる対物レンズ112としては、(NA÷β)2の値が0.01以上であるものが好ましく、その値が0.039以上であるものがより好ましく、その値が0.071以上であるものがさらに好ましい。 Returning to the description of FIG. 1, the objective lens 112 is inverted from below the sample stage 102. An objective lens heater 114 is attached around the objective lens 112, and the objective lens 112 and the objective lens heater 114 are in contact with each other. Here, the present applicant changed the numerical aperture (NA) of the objective lens based on the numerical aperture commonly used in conventional fluorescence imaging microscopes, etc. It has been clarified that a luminescent image can be obtained in a short time (for example, about 1 to 20 minutes) by imaging a luminescent component (see WO 2006/088109). Specifically, the applicant of the present invention has an objective lens for easily imaging bioluminescence with a value of (NA ÷ β) 2 represented by a numerical aperture (NA) and a projection magnification (β) of 0. It has been clarified that those having a value of 01 or more are preferred, and those having a value of 0.039 or more are more preferred (see WO 2006/088109). Furthermore, as a result of intensive studies, the applicant has a value of (NA ÷ β) 2 as an objective lens for obtaining a luminescent image that can be viewed and analyzed within 5 minutes (in some cases about 1 minute). It has been clarified that 0.071 or more is preferable (see WO 2006/088109). Therefore, the objective lens 112 used in the present embodiment preferably has a value of (NA ÷ β) 2 of 0.01 or more, more preferably 0.039 or more, and the value is What is 0.071 or more is further more preferable.

対物レンズヒーター114は、ヒーター温度コントローラー116と接続されており、対物レンズ112を外側から一定温度に保持するため、当該ヒーター温度コントローラーにより0.5℃間隔で温度の設定が行なわれている。また、対物レンズヒーター114の周囲には、対物レンズをZ軸(光軸方向)に沿って駆動する対物レンズZ軸駆動機構118が備えられている。対物レンズZ軸駆動機構118の操作は、コンピューターにより制御される。   The objective lens heater 114 is connected to a heater temperature controller 116. In order to maintain the objective lens 112 at a constant temperature from the outside, the temperature is set at intervals of 0.5 ° C. by the heater temperature controller. In addition, an objective lens Z-axis drive mechanism 118 that drives the objective lens along the Z axis (optical axis direction) is provided around the objective lens heater 114. The operation of the objective lens Z-axis drive mechanism 118 is controlled by a computer.

対物レンズ114の下方には、その受光面のほぼ中心が光軸に合うように、光検出器としてのCCDカメラ122が置かれている。CCDカメラ122により、試料Sから発せられる光を2次元画像として検出する。試料Sから発せられた光は微弱光であるため、CCDカメラ122はできる限り高感度のものを用いる。CCDカメラ122の画素数は1,360×1,024である。本実施の形態では、試料S内からの微弱な光を妥当な時間で(好ましくは約30分以内に)撮像することができるような(換言すると、試料Sから検出した信号を使って妥当な時間で(好ましくは約30分以内に)画像を構築することができるような)感度の高い光検出器を用いる。具体的には、本実施の形態では、極めて弱い発光成分を検出するため、例えば浜松ホトニクス社製のORCA−AGやORCA−IIER、オリンパス社製のDP30BWなどのような高感度の光検出器である冷却電荷結合光検出素子を用いる。なお、極めて明るい発光成分を検出する場合には、一般的な高感度ビデオカメラ(例えば暗視ゴーグルや例えば浜松ホトニクス社製のシリコン増倍管(SIT)カメラなど)を用いればよい。CCDカメラ122は3板式カラーカメラとして、カラーの明視野像が得られるようにしてもよい。本実施の形態では、CCDカメラに限ることなく、例えばCMOSイメージセンサーなどを用いてもよい。   Below the objective lens 114, a CCD camera 122 as a light detector is placed so that the center of the light receiving surface is aligned with the optical axis. The light emitted from the sample S is detected as a two-dimensional image by the CCD camera 122. Since the light emitted from the sample S is weak light, the CCD camera 122 is used as highly sensitive as possible. The number of pixels of the CCD camera 122 is 1,360 × 1,024. In the present embodiment, the weak light from the sample S can be imaged in a reasonable time (preferably within about 30 minutes) (in other words, the signal detected from the sample S is used to make a reasonable Use a sensitive photodetector that can build an image in time (preferably within about 30 minutes). Specifically, in this embodiment, in order to detect a very weak luminescent component, for example, a high-sensitivity photodetector such as ORCA-AG or ORCA-IIER made by Hamamatsu Photonics, DP30BW made by Olympus, etc. A certain cooled charge coupled photodetecting element is used. In order to detect an extremely bright light-emitting component, a general high-sensitivity video camera (for example, night vision goggles or a silicon multiplier (SIT) camera manufactured by Hamamatsu Photonics) may be used. The CCD camera 122 may be a three-plate color camera so that a color bright field image can be obtained. In the present embodiment, for example, a CMOS image sensor may be used without being limited to the CCD camera.

CCDカメラ122から発する暗電流を抑えるために、CCDカメラ122の底部にはペルチエ素子から成るCCDカメラ冷却装置124が設置されており、CCDカメラ122の温度を0℃程度で冷却保温する。CCDカメラ122の受光面の上方には赤外線カットフィルター120が配置されており、当該赤外線カットフィルターにより、背景光となる信号光に関係しない赤外光を遮断する。CCDカメラ122には、信号ケーブルを通して、モニタを含むパーソナルコンピュータ128が接続されている。パーソナルコンピュータ128のモニタの画面上には、試料Sの画像が描出される。   In order to suppress the dark current generated from the CCD camera 122, a CCD camera cooling device 124 comprising a Peltier element is installed at the bottom of the CCD camera 122, and the temperature of the CCD camera 122 is cooled and kept at about 0 ° C. An infrared cut filter 120 is disposed above the light receiving surface of the CCD camera 122, and the infrared cut filter blocks infrared light that is not related to signal light as background light. A personal computer 128 including a monitor is connected to the CCD camera 122 through a signal cable. An image of the sample S is drawn on the monitor screen of the personal computer 128.

パーソナルコンピュータ128は、CCDカメラ122のような高感度光子計数カメラを含むシステムの一部として、例えばフォトメトリクス社や浜松ホトニクス社などで販売されているものである。パーソナルコンピュータ128は、CCDカメラ122で撮像した画像(具体的には発光画像や蛍光画像、明視野画像など)をデジタルファイルの形式に処理する機能を有し、このデジタル画像を、当該パーソナルコンピュータに予め設定された様々な画像処理プログラムで操作したり、当該パーソナルコンピュータと予め接続されたプリンタで印刷したりすることができる。   The personal computer 128 is sold by, for example, Photometrics or Hamamatsu Photonics as a part of a system including a high-sensitivity photon counting camera such as the CCD camera 122. The personal computer 128 has a function of processing an image captured by the CCD camera 122 (specifically, a light emission image, a fluorescence image, a bright field image, etc.) into a digital file format, and the digital image is stored in the personal computer. It can be operated with various image processing programs set in advance, or can be printed with a printer connected in advance with the personal computer.

具体的には、パーソナルコンピュータ128は、CCDカメラ122で撮像した発光画像を解析して試料Sに含まれる微生物の生態に関する情報を生成したり、CCDカメラ122で撮像した発光画像と明視野画像および/または蛍光画像とを重ね合わせることで重ね合わせ画像を作成し、作成した重ね合わせ画像を解析して試料Sに含まれる微生物の生態に関する情報を生成したりする。これにより、発光画像や重ね合わせ画像から、微生物の挙動や形態、局在、生死などの微生物の生態に関する情報を得ることができる。また、具体的には、パーソナルコンピュータ128は、CCDカメラ122により所定の時間間隔で繰り返し撮像した複数の発光画像を解析して試料Sに含まれる微生物の生態の変化に関する情報を生成したり、CCDカメラ122により所定の時間間隔で繰り返し撮像した各発光画像と各明視野画像および/または各蛍光画像とを重ね合わせることで複数の重ね合わせ画像を作成し、作成した複数の重ね合わせ画像を解析して試料Sに含まれる微生物の生態の変化に関する情報を生成したりする。これにより、時系列の発光画像や重ね合わせ画像から、微生物の挙動や形態、局在、生死、増殖、減少などの微生物の生態の変化に関する情報を得ることができる。換言すると、時系列の発光画像や重ね合わせ画像から、微生物の挙動や形態、局在、生死、増殖、減少を経時的に追跡することができる。なお、上述した所定の時間間隔は、例えば数分程度の短いものから数日または数週間程度の長いものまで、任意に設定してよい。   Specifically, the personal computer 128 analyzes the luminescent image captured by the CCD camera 122 to generate information on the ecology of microorganisms contained in the sample S, or the luminescent image captured by the CCD camera 122 and the bright field image, In addition, a superimposed image is created by superimposing the fluorescence image, and the created superimposed image is analyzed to generate information on the ecology of the microorganisms contained in the sample S. Thereby, information on the ecology of microorganisms, such as the behavior and form of microorganisms, localization, and life and death, can be obtained from the luminescence image and the superimposed image. Specifically, the personal computer 128 generates a plurality of information on the ecology of microorganisms contained in the sample S by analyzing a plurality of light emission images repeatedly captured by the CCD camera 122 at predetermined time intervals, A plurality of superimposed images are created by superimposing each light-emitting image repeatedly captured by the camera 122 at predetermined time intervals with each bright-field image and / or each fluorescence image, and the created plurality of superimposed images are analyzed. For example, information on changes in the ecology of microorganisms contained in the sample S is generated. As a result, it is possible to obtain information related to changes in the ecology of microorganisms such as the behavior and morphology of microorganisms, localization, life and death, proliferation, and reduction from time-series emission images and superimposed images. In other words, the behavior, morphology, localization, life / death, proliferation, and decrease of microorganisms can be traced over time from time-series light-emitting images and superimposed images. The predetermined time interval described above may be arbitrarily set, for example, from a short one of several minutes to a long one of several days or weeks.

つぎに、生体試料解析装置100で行うメイン処理の一例について図3を参照して説明する。実験者が、試料Sを培養液Csと共に試料容器Cに入れ、当該試料容器Cを純水で満たされている水槽Tに入れ、当該水槽Tをヒートプレート104の上に置き、パーソナルコンピュータ128に対してメイン処理の開始を指示すると、生体試料解析装置100はパーソナルコンピュータ128を中心として以下のメイン処理を実行する。なお、ここでは、発光画像ならびに明視野画像および/または蛍光画像を経時的に撮像した場合のメイン処理を一例として説明する。   Next, an example of main processing performed by the biological sample analyzer 100 will be described with reference to FIG. The experimenter puts the sample S in the sample container C together with the culture solution Cs, puts the sample container C in the water tank T filled with pure water, places the water tank T on the heat plate 104, and puts it in the personal computer 128. When the start of the main process is instructed, the biological sample analyzer 100 executes the following main process with the personal computer 128 as the center. Here, the main process in the case where a light-emitting image, a bright-field image, and / or a fluorescence image are captured over time will be described as an example.

まず、パーソナルコンピュータ128はCCDカメラ122に対して撮像実行を指示すると共に、当該指示した時の時刻を、CCDカメラ122で画像を撮像した時の時刻(撮像時刻)として当該パーソナルコンピュータの所定の記憶領域に格納する(ステップSA−1)。   First, the personal computer 128 instructs the CCD camera 122 to execute imaging, and the predetermined time of the personal computer is stored as the time (imaging time) when the CCD camera 122 captures an image. Store in the area (step SA-1).

つぎに、CCDカメラ122は、パーソナルコンピュータ128からの指示を受けると、試料Sの撮像を実行して試料Sの発光画像ならびに明視野画像および/または蛍光画像を取得する(ステップSA−2:撮像工程)。   Next, upon receiving an instruction from the personal computer 128, the CCD camera 122 executes imaging of the sample S and acquires a light emission image and a bright field image and / or fluorescence image of the sample S (step SA-2: imaging). Process).

つぎに、CCDカメラ122は、ステップSA−2で撮像した発光画像ならびに明視野画像および/または蛍光画像をパーソナルコンピュータ128へ転送する(ステップSA−3)。   Next, the CCD camera 122 transfers the light emission image and the bright field image and / or the fluorescence image captured in Step SA-2 to the personal computer 128 (Step SA-3).

つぎに、パーソナルコンピュータ128は、ステップSA−3で転送した発光画像ならびに明視野画像および/または蛍光画像を取得し、取得した発光画像ならびに明視野画像および/または蛍光画像を、ステップSA−1で格納した撮像時刻と対応付けて当該パーソナルコンピュータの所定の記憶領域に格納する(ステップSA−4)。   Next, the personal computer 128 acquires the light emission image and the bright field image and / or fluorescence image transferred in step SA-3, and the acquired light emission image and bright field image and / or fluorescence image are acquired in step SA-1. The information is stored in a predetermined storage area of the personal computer in association with the stored imaging time (step SA-4).

つぎに、パーソナルコンピュータ128は、ステップSA−4で格納した発光画像と明視野画像および/または蛍光画像とが重ね合わされた画像である重ね合わせ画像を作成する(ステップSA−5)。   Next, the personal computer 128 creates a superimposed image that is an image in which the light-emitting image stored in step SA-4 and the bright-field image and / or fluorescent image are superimposed (step SA-5).

つぎに、パーソナルコンピュータ128は、ステップSA−5で作成した重ね合わせ画像を解析して、微生物の生態に関する情報を生成する(ステップSA−6:解析工程)。   Next, the personal computer 128 analyzes the superimposed image created in step SA-5 to generate information on the ecology of the microorganism (step SA-6: analysis step).

つぎに、パーソナルコンピュータ128は、ステップSA−6で生成した微生物の生態に関する情報を、ステップSA−5で作成した重ね合わせ画像や、ステップSA−4で格納した発光画像ならびに明視野画像および/または蛍光画像や、ステップSA−1で格納した撮像時刻と共に、当該パーソナルコンピュータのモニタにサムネイル表示する(ステップSA−7)。   Next, the personal computer 128 uses the superimposed image created in step SA-5, the luminescent image stored in step SA-4, and the bright-field image and / or the information on the ecology of the microorganism generated in step SA-6. A thumbnail image is displayed on the monitor of the personal computer together with the fluorescent image and the imaging time stored in step SA-1 (step SA-7).

つぎに、パーソナルコンピュータ128は、ステップSA−1で格納した撮像時刻からの経過時間を計時し、当該撮像時刻から所定の時間が経過した時(ステップSA−8:Yes)にステップSA−9へ進む。   Next, the personal computer 128 measures the elapsed time from the imaging time stored in step SA-1, and when a predetermined time has elapsed from the imaging time (step SA-8: Yes), proceeds to step SA-9. move on.

そして、パーソナルコンピュータ128は、初回の撮像時刻から所定の時間が経過するまで又は所定の回数の撮像を終える(ステップSA−9:Yes)まで、当該パーソナルコンピュータを中心として上記の処理を繰り返し実行することで、微生物の生態の変化に関する情報を生成する。   Then, the personal computer 128 repeatedly executes the above-described processing centering on the personal computer until a predetermined time elapses from the first imaging time or until a predetermined number of times of imaging is finished (step SA-9: Yes). In this way, information on changes in the ecology of microorganisms is generated.

以上、詳細に説明したように、生体試料解析装置100によれば、生物発光タンパク質を有する微生物を含む生体試料である試料Sの発光画像と明視野画像および/または蛍光画像を撮像し、撮像した発光画像と明視野画像および/または蛍光画像とを重ね合わせた重ね合わせ画像に基づいて微生物の生態を解析するので、厚みのある生きた組織のような生体試料内の微生物を、当該微生物を当該生体試料から取り出すことなく当該生体試料に存在させた状態で、当該生体試料にダメージを与えずに簡易な装置構成で鮮明に捉えることができ、その結果、生体試料内の微生物の生態、具体的には生体試料内の微生物の挙動や形態、局在、生死などを正確且つ詳細に解析する(知る)ことができる。換言すると、発光画像と明視野画像および/または蛍光画像とを重ね合わせることによって、厚みのある生体試料からの光シグナルを、バックグラウンドがなく組織へのダメージがなく感度よく測定することができ、その結果、生体試料内の微生物の挙動、形態、局在、生死などの生態を正確且つ詳細に解析することができる。   As described above in detail, according to the biological sample analyzing apparatus 100, the luminescent image and the bright field image and / or the fluorescent image of the sample S, which is a biological sample including a microorganism having a bioluminescent protein, are captured and captured. Since the ecology of microorganisms is analyzed based on a superimposed image obtained by superimposing a luminescent image and a bright-field image and / or a fluorescence image, microorganisms in a biological sample such as a thick living tissue are identified as the microorganisms. In a state where the biological sample is present without being removed from the biological sample, it can be clearly captured with a simple apparatus configuration without damaging the biological sample. It is possible to analyze (know) accurately and in detail the behavior, morphology, localization, life and death of microorganisms in a biological sample. In other words, by superimposing the luminescent image and the bright field image and / or the fluorescence image, the light signal from the thick biological sample can be measured with high sensitivity without any damage to the tissue without background, As a result, ecology such as the behavior, morphology, localization, life and death of microorganisms in the biological sample can be analyzed accurately and in detail.

また、生体試料解析装置100によれば、発光画像ならびに明視野画像および/または蛍光画像を経時的に撮像し、撮像した各発光画像と各明視野画像および/または各蛍光画像とを重ね合わせた複数の重ね合わせ画像に基づいて微生物の生態の変化を解析するので、厚みのある生きた組織のような生体試料内の微生物を、当該微生物を当該生体試料から取り出すことなく当該生体試料に存在させた状態で、当該生体試料にダメージを与えずに簡易な装置構成で鮮明に捉えることができ、その結果、生体試料内の微生物の生態の変化、具体的には生体試料内の微生物の挙動や局在、生死、増殖、減少などを正確且つ詳細に経時的に解析(追跡)することができる。換言すると、光シグナルによる画像をタイムラプス観察することによって、厚みのある生体試料からの光シグナルを、バックグラウンドがなく組織へのダメージがなく感度よく経時的に測定(追跡)することができ、その結果、生体試料内の微生物の挙動、局在、生死、増殖、減少などの生態変化を経時的に正確且つ詳細に解析することができる。   Moreover, according to the biological sample analyzer 100, the luminescent image and the bright field image and / or the fluorescence image are captured over time, and the captured luminescence image and the bright field image and / or the fluorescence image are superimposed. Because changes in the ecology of microorganisms are analyzed based on multiple superimposed images, microorganisms in a biological sample such as a thick living tissue can be present in the biological sample without removing the microorganism from the biological sample. In this state, the biological sample can be clearly captured with a simple apparatus configuration without damaging the biological sample, and as a result, the change in the ecology of microorganisms in the biological sample, specifically the behavior of microorganisms in the biological sample, Localization, life and death, proliferation, reduction, etc. can be analyzed (tracked) accurately and in detail over time. In other words, by observing the image of the light signal in a time-lapse manner, the light signal from a thick biological sample can be measured (tracked) over time with high sensitivity and no background damage. As a result, biological changes such as behavior, localization, life / death, proliferation, and decrease of microorganisms in a biological sample can be analyzed accurately and in detail over time.

また、生体試料解析装置100によれば、冷却電荷結合光検出素子で、発光画像や明視野画像、蛍光画像を撮像するので、高感度の画像を得ることができ、その結果、生体試料内の微生物の生態やその変化をより正確且つ詳細に解析することができる。また、生体試料解析装置100によれば、開口数(NA)および投影倍率(β)で表される(NA÷β)2の値が0.01以上、好ましくは0.039以上、さらに好ましくは0.071以上である対物レンズを用いて、発光画像や明視野画像、蛍光画像を撮像するので、高感度の画像を得ることができ、その結果、生体試料内の微生物の生態やその変化をより正確且つ詳細に解析することができる。 In addition, according to the biological sample analyzer 100, a luminescent image, a bright-field image, and a fluorescent image are picked up by the cooling charge coupled photodetecting element, so that a highly sensitive image can be obtained. It is possible to analyze the ecology and changes of microorganisms more accurately and in detail. Moreover, according to the biological sample analyzer 100, the value of (NA ÷ β) 2 represented by the numerical aperture (NA) and the projection magnification (β) is 0.01 or more, preferably 0.039 or more, more preferably. Since a luminescent image, bright field image, and fluorescent image are captured using an objective lens that is 0.071 or more, a highly sensitive image can be obtained. More accurate and detailed analysis can be performed.

また、実験者は、生物発光タンパク質を様々な方法で微生物に投与し、当該微生物をさらに動物などの個体に投与し、当該個体に対し発光基質を加えた後、生体試料解析装置100で、当該個体内または当該個体の組織内に存在する微生物から発せられる発光を撮像してもよい。   In addition, the experimenter administers the bioluminescent protein to the microorganism by various methods, further administers the microorganism to an individual such as an animal, adds a luminescent substrate to the individual, and then uses the biological sample analyzer 100 to Luminescence emitted from microorganisms present in the individual or in the tissue of the individual may be imaged.

なお、本実施の形態において、発光シグナルの測定は数十分間続く(具体的には撮像の際の露光時間は数十分になる)場合もあるので、撮像中は、細胞や組織や個体などの試料を固定しておくことが望ましい。また、発光シグナル成分の撮像には、極めて低レベルの光を検出することができる冷却電荷結合光検出素子を用いるのが望ましい。   In the present embodiment, the measurement of the luminescent signal may last for several tens of minutes (specifically, the exposure time during imaging is several tens of minutes). It is desirable to fix such a sample. In addition, it is desirable to use a cooled charge coupled photodetection element capable of detecting very low level light for imaging of the luminescent signal component.

実施例1では、マウスの小腸の断片を試料として、発光観察および明視野観察を行った。
(1)試料の準備
まず、ルシフェラーゼ遺伝子恒常発現ベクターをエレクトロポレーションによりクリプトスポリジウムに導入した。そして、オーシスト形態をとったルシフェラーゼ発現クリプトスポリジウムをマウスに経口感染させ、腸内でクリプトスポリジウムを増殖させた。そして、マウスの小腸の断片を採取し、ルシフェリンを1mM含有するPBS(Phosphate Buffered Saline:リン酸緩衝塩類溶液)が入っている35mmカバーガラスディッシュに、採取した断片を入れた。
(2)試料の観察
実施例1では、発光イメージングシステムLUMINOVIEW LV100(オリンパス社製)を用いて、カバーガラスディッシュ内の断片を観察した。なお、実施例1で用いた対物レンズは、市販の顕微鏡用のものであり、20倍・NA0.75の仕様のものである。倍率Mgに対応する総合倍率は4倍である。実施例1で用いたCCDカメラは、−30℃冷却の顕微鏡用デジタルカメラORCA−AG(浜松ホトニクス社製)であり、CCD3としてのCCD素子は2/3インチ型で、画素数は1,360×1,024、画素サイズは6.45μm角である。実施例1では、自己発光による標本の像を1分間露光して撮像した。試料の観察は、試料(標本)がインキュベータ内に載置されるため、37℃の環境で行った。
(3)観察結果
図4に示すように、クリプトスポリジウムが、マウスの小腸内でオーシスト形態をとり感染している様子を確認することができた。図4は、マウスの小腸の断片を撮像したときの明視野画像、発光画像および重ね合わせ画像の一例を示す図である。
In Example 1, luminescence observation and bright field observation were performed using a fragment of the small intestine of a mouse as a sample.
(1) Preparation of sample First, a luciferase gene constant expression vector was introduced into Cryptosporidium by electroporation. Then, mice were orally infected with luciferase-expressing Cryptosporidium in the oocyst form, and Cryptosporidium was proliferated in the intestine. Then, a fragment of the mouse small intestine was collected, and the collected fragment was placed in a 35 mm cover glass dish containing PBS (phosphate buffered saline) containing 1 mM luciferin.
(2) Observation of sample In Example 1, the fragment | piece in a cover glass dish was observed using the light emission imaging system LUMINOVIEW LV100 (made by Olympus). The objective lens used in Example 1 is for a commercially available microscope and has a specification of 20 × NA 0.75. The total magnification corresponding to the magnification Mg is 4 times. The CCD camera used in Example 1 is a digital camera ORCA-AG (manufactured by Hamamatsu Photonics) for a microscope cooled at −30 ° C., the CCD element as the CCD 3 is a 2/3 inch type, and the number of pixels is 1,360. × 1,024, pixel size is 6.45 μm square. In Example 1, an image of a specimen by self-luminescence was exposed for 1 minute and imaged. The sample was observed in an environment of 37 ° C. because the sample (specimen) was placed in the incubator.
(3) Observation Results As shown in FIG. 4, it was possible to confirm that Cryptosporidium was infected in the oocyst form in the small intestine of mice. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a bright-field image, a luminescent image, and a superimposed image when a mouse small intestine fragment is imaged.

実施例2では、マウスの小腸の断片を試料として経時的に発光観察および明視野観察を行うことで、マウス腸内におけるクリプトスポリジウムの増殖の様子を観察した。なお、クリプトスポリジウムの調整、マウスの調整、発光イメージングシステム、対物レンズ、CCDカメラおよび撮像条件は、実施例1と同じである。実施例2では、撮像間隔を30分とし、24時間のタイムラプス撮像を行った。その結果、クリプトスポリジウムが経時的に増殖している様子を捉えることができた。   In Example 2, the growth of Cryptosporidium in the mouse intestine was observed by performing luminescence observation and bright field observation over time using a fragment of the mouse small intestine as a sample. The adjustment of Cryptosporidium, the adjustment of the mouse, the luminescence imaging system, the objective lens, the CCD camera, and the imaging conditions are the same as those in Example 1. In Example 2, the imaging interval was 30 minutes, and 24-hour time-lapse imaging was performed. As a result, it was possible to capture how Cryptosporidium proliferated over time.

以上のように、本発明にかかる生体試料解析方法は、例えば医療やバイオテクノロジー、食品分析などの分野において好適に用いることができる。   As described above, the biological sample analysis method according to the present invention can be suitably used in fields such as medical treatment, biotechnology, and food analysis.

生体試料解析装置100の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a biological sample analyzer 100. FIG. 生体試料解析装置100の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a biological sample analyzer 100. FIG. 生体試料解析装置100が行うメイン処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the main process which the biological sample analyzer 100 performs. マウスの小腸の断片を撮像したときの明視野画像、発光画像および重ね合わせ画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the bright field image, the light emission image, and a superimposition image when the small intestine fragment | piece of a mouse | mouth is imaged.

符号の説明Explanation of symbols

100 生体試料解析装置
112 対物レンズ
122 CCDカメラ
124 CCDカメラ冷却装置
128 パーソナルコンピュータ
100 Biological sample analyzer
112 Objective lens
122 CCD camera
124 CCD camera cooling device
128 Personal computer

Claims (5)

厚みのある生きた組織である宿主であって、生物発光タンパク質を有する寄生虫または原虫である微生物を含む複数の生体試料のうち、前記微生物から発せられた微弱光を選択的に検出することで、前記微生物の発光画像を繰り返し撮像するとともに、前記生体試料の明視野画像および/または前記生体試料の蛍光画像を繰り返し撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像した記発光画像と前記明視野画像および/または前記蛍光画像とを重ね合わせた画像である重ね合わせ画像に基づいて前記複数の生体試料内の前記微生物の生態を解析する解析工程と、
を含むことを特徴とする生体試料解析方法。
By selectively detecting the faint light emitted from the microorganism among a plurality of biological samples including a microorganism that is a parasite or a protozoan having a bioluminescent protein, which is a host that is a thick living tissue, An imaging step of repeatedly capturing a luminescence image of the microorganism and repeatedly capturing a bright field image of the biological sample and / or a fluorescent image of the biological sample ;
Analysis for analyzing ecology of the microorganisms in said plurality of biological samples based on which the superimposed image is an image obtained by superimposing said bright field image and / or the fluorescence image and the previous SL luminescent image taken by the image pickup step Process,
A biological sample analysis method comprising:
前記撮像工程では、電荷結合光検出素子で、少なくとも前記発光画像を撮像することを特徴とする請求項に記載の生体試料解析方法。 The biological sample analysis method according to claim 1 , wherein in the imaging step, at least the emission image is captured by a charge-coupled light detection element. 前記撮像工程では、開口数(NA)および投影倍率(β)で表される(NA÷β)の値が0.01以上である対物レンズを用いて、少なくとも前記発光画像を撮像することを特徴とする請求項1または2に記載の生体試料解析方法。 In the imaging step, at least the emission image is captured using an objective lens having a value of (NA ÷ β) 2 expressed by a numerical aperture (NA) and a projection magnification (β) of 0.01 or more. The biological sample analysis method according to claim 1 or 2 , characterized in that 前記対物レンズの前記(NA÷β)の前記値が0.039以上であることを特徴とする請求項に記載の生体試料解析方法。 The biological sample analysis method according to claim 3 , wherein the value of the (NA ÷ β) 2 of the objective lens is 0.039 or more. 前記対物レンズの前記(NA÷β)の前記値が0.071以上であることを特徴とする請求項に記載の生体試料解析方法。 The biological sample analysis method according to claim 4 , wherein the value of the (NA ÷ β) 2 of the objective lens is 0.071 or more.
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