JP5065256B2 - 蛍光ナノスコピー方法 - Google Patents
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Description
つまり、7個のピクセルに近い直径のCCDのスクエアに投影されることである。各フレーム内で無秩序に拡散している各粒子間の有利な距離は、2000nm以上である。この場合、実際上、各粒子の全てが別個に見える。この場合、少なくとも40x40=1600個のスポットを、同時に各フレーム内のCCDに、当該各スポットが別個に観測されるように投影することができる。そのような、同時に蛍光する粒子の濃度を達成するために、異なった方法を使うことができる。それらの第1の方法では、低濃度で明るく蛍光を発する粒子で対象を染色することができる。こうすることにより、観測領域内で粒子をブラウン運動させることができ、粒子は、付加的に電気泳動流で動くことができる。この電気泳動流は、各粒子を異なった方向に直接動かすように、幾つかの電極対によって提供される。第2の方法では、対象は、Molecular Probes, USAにより製造された、5−カルボキシルフルオレセイン−ビス−(5−カルボキシメトキシ−2−ニトロベンジル)エステル、βアラニン−カルボキシルアミド、スクシニミヂルエステル(CMNBケイジド・カルボキシフルオレセイン, SE)(5-carboxyfluorescein-bis-(5- carboxymetoxy-2-nitrobenzil) ester, beta-alanin-carboxylamid, suxynimidil ester (CMNB-caged carboxyfluorescein, SE))のような特殊な染料で染色することができる。波長310−360nmの波長のUVフラッシュで(予め調整された露光で)の照明後、観測領域内の、この非蛍光染色のほぼ1000−1600個の分子が、蛍光をブロックする特殊な群を遊離する。そのような分子は、青色光で照明された場合、緑光の数千個もの量子を生成することができる。この後、そのように分子は、色を失う。対物レンズのアパーチャが、A=1.1−1.3である場合、各蛍光粒子からの光の10%以上が、ビデオカメラに伝送され、CCDの40近いピクセルをカバーするスポットの形成に関わる。スポットの中心内での光の強さは、100個の量子にも及ぶ。これは、(上述のカメラを用いた場合に)、充分に満足のいく信号対ノイズ比で、ビデオ信号を受信するのに充分な大きさである。この信号対ノイズ比により、20nmより高い解像度でスポット中心の座標を計算することができる。この染色体は、レーザ光を吸収せず、蛍光をブロックする群が染色体に結合される迄、色を失う。それにより、以下のプロセスを数万回も繰り返すことができるようになる。つまり、始めに、CCDが、残留蛍光で、対象のイメージを検出する。それから、イメージがビデオカメラでデジタル化され、コンピュータに伝送される。それから、UVフラッシュが、可視領域内の1000−1600個の蛍光分子を生成し、レーザが、これらの分子内で蛍光を励起する。CCDは、蛍光分子及び粒子のイメージを検出し、このイメージは、残留蛍光上に重畳される。イメージは、ビデオカメラでデジタル化され、コンピュータに伝送され、コンピュータで、残留蛍光を有する以前のフレームが、このイメージから減算される。受信された、減算されたフレームに対して、スポット中心の座標を計算する目的で後続して解析するために、その平均化された直径、及び、強度が、コンピュータメモリ内に記憶される。それから、対象は、当該対象のイメージを検出せずに、所定時間の間、レーザで照明される。既に検出されたモジュールの退色が最大にされる。それから、全サイクルが繰り返される。全ての染色分子の座標が検出されるまで、各サイクルで、新たな蛍光分子が生成され、検出及び退色される。分子試料は、前述の染色体のみを生成しない。カンパニーは、要望により、そのような染料も生産する。カンパニーは、そのような染料"caging kit"(D−2516)の個別制作用試薬セットを生産する。
Claims (5)
- 染色された対象のナノスコピー方法であって、
前記対象は、溶液中に入れられているか、又は、ポリマー内に入れられた保存試料のスライスのような対象であり、
前記方法は、前記対象の蛍光を検出するために色抑制フィルタを有するデジタルビデオカメラを装着した蛍光顕微鏡を使用し、
前記デジタルビデオカメラは、レーザにより励起された分離蛍光分子のイメージを検出することができ、
前記蛍光顕微鏡には、前記デジタルビデオカメラから受取ったイメージを記録するためのコンピュータが装着されている方法において、
対象構造体をカバーする非蛍光分子を、蛍光作用を阻止するための化学基をUVフラッシュを用いて分離することにより蛍光分子に変え、
形成された前記蛍光分子のイメージを、別個のスポットとして、ビデオカメラフレーム上で検出し、当該検出の処理の間に前記蛍光分子は色を失い、
残りの蛍光を有するフレームを、蛍光分子の混合を含むフレームから減算し、
減算されたフレームを、蛍光分子の座標を示す前記スポットの中心を見つけるために、コンピュータメモリ内に記憶し、
前記対象の照明領域内の全ての蛍光分子の座標を計算するため、及び、50nmより良好な解像度で前記対象の2D又は3Dイメージを再構成するために、前記処理を、複数回繰り返すことを特徴とするナノスコピー方法。 - 前記UVフラッシュが対象を照射し、その度に数百〜数千の前記非蛍光分子を蛍光分子に変える、請求項1記載のナノスコピー方法。
- 2つのビデオカメラが用いられ、前記第2のデジタルビデオカメラを、第1のデジタルビデオカメラと同じにするが、前記第2のビデオカメラのセンサにより、前記第1のデジタルビデオカメラによって検出された平面から深さが異なる対象平面のイメージを検出するように配置されており、前記深さを50〜2000nmにすることができ、前記第1のデジタルビデオカメラ及び前記第2のデジタルビデオカメラによって受け取られた光の強度の分布内の差を、対象内での蛍光分子の位置の第3の座標を計算するために用い、溶液試料内の前記対象を、全内反射の角度に等しい角度で対象ガラスを通して照明し、数分の1マイクロメータ〜数マイクロメータの厚みのソリッドカット(solid cut)内の対象を、前記ソリッドカットの全深さで対物レンズを通して照明することができ、又は、全内部反射角度で対象ガラスを通して照明することができる請求項1または2に記載のナノスコピー方法。
- 対象の異なった構造体を、異なった染料、異なった波長の蛍光で同時に染色し、同時に検出される分子の量を倍増する2台又はそれ以上のビデオカメラに、異なった構造体のイメージを選択的に投影するために、2色ミラー及びカラーフィルタのセットを用いる請求項1から3までのいずれか一項に記載のナノスコピー方法。
- 請求項1から4迄の何れか1記載の方法により形成されたイメージに対して付加的に、異なったかご型の(caged)染色分子を対象内に導入し、前記かご型の染色分子を、異なった化学反応、又は、異なった物理的露光によって、非蛍光分子から蛍光分子に変えることができ、生成された全ての蛍光分子がビデオカメラフレーム上で別個のスポットとして検出されるような速度で、記録中、生成された蛍光分子は色を失い、残りの蛍光を有するフレームを、残りの蛍光のイメージと蛍光分子イメージの混合を含むフレームから減算し、減算フレームを、更に各スポットの各中心を見つけるために、コンピュータメモリ内に記憶し、前記各中心は蛍光分子の座標を示しており、前記サイクルを、対象内の全ての蛍光分子の座標を計算するために、及び、前記対象の、早期に受け取られた2D又は3Dイメージ上の生成された蛍光分子の位置をコンピュータにより再構成するために、照明された領域内で、生成された新規の蛍光分子を用いて複数回繰り返すナノスコピー方法。
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