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独自のX線顕微鏡、3D細胞画像を明らかに

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January, 19, 2021, Berkeley--X線トモグラフィフローニンゲン大学国立セタン(NCXT)で開発された技術は、無傷の細胞の内部構造イメージングにおける障害を打ち破る。

先進的なイメージング技術により研究者は、細胞の多くの異なる成分を調べた。現在のアプローチの中には、これらの分子の構造を個々の原子まで解読できるものもある。しかし、これらの部分の全てが動き、変化し、動的に相互作用する仕方を垣間見ると、生きた細胞は常に壮大な試練だった。

バークリーLab先端光源のチームは、生物学や生体医学研究のために作製された世界初の軟X線(SXT)トモグラフィ顕微鏡を使い、細胞全体の可視化に向けてその新しいアプローチで波紋を投げかけている。Science Advancesに発表された最新の研究で、チームは、ラットから採った膵臓細胞のインシュリン分泌についてこれまでに見たこともない詳細内容を暴くためにそのプラットフォームを使った。この研究は、全細胞モデリング、Pancreatic β-Cell Consortiumに専念している研究者コンソーシアムと共同で行われた。

NCXTディレクタ、分子生物物理学、集積バイオイメージング部門のバークリーLab研究者、Carolyn Larabellは、「われわれのデータが示すところでは、SXTは、薬剤に反応する細胞内再配置を数量化するための強力なツールである。これは、構造生物学と生理学の間の長年のギャップを埋める初の重要な一歩である」とコメントしている。

Larabellと他の著者によると、SXTは、蛍光イメージングのように染色で変化することなく、タグづけ分子を加えることなく細胞全体をイメージングするには唯一適している。また、従来の電子顕微鏡では必要となる、化学的に固定したり、分割したりすることもない。さらに、SXTfは、細胞調整プロセスが極めて迅速かつ容易である。

従来技術や時間的制約から自由になり、チームは、異なるグルコースレベルとインスリン増強薬に触れることによる刺激の前、間、後に分離したインスリン分泌細胞(ベータ細胞)を可視化できた。ラットと他の哺乳類ではベータ細胞は、上昇する血糖値にインスリンを放出することで反応する。このホルモンは、身体全体のグルコース代謝を調整する。

「ベータ細胞の刺激が、インスリン嚢の数と分子密度の急速な変化を誘発することを確認した。これはインスリンが作られた後に蓄えられる膜、エンベロープ。これは、最初は驚きだった。分泌中、細胞の外で空になると嚢はもっと少なくなると考えていたからだ。しかし、われわれが観察したものは、既存の未成熟嚢の急速な成熟である」とLarabellは話している。

(詳細は、https://newscenter.lbl.gov)