Research press release

厚い切片から三次元の超微細構造

Nature Methods

3D ultrastructure from thick sections

厚みのある試料を高分解能で画像化する電子顕微鏡法が、Nature Methods(電子版)に発表される。

電子断層撮影法は、細胞構造の三次元的な再構成を可能とするものであり、細胞がどのように構成されていてどうやって機能しているのかを観察する手段となる。電子断層撮影法には、凍結した細胞を薄片(300ナノメートル以下)に切断していく試料作製法があり、各薄片は個別に画像化される。しかし、薄片から全体構造を再構成するのは労力のかかる作業であり、厚い切片は一般に像が不鮮明となるため使用することができない。これは、細くしぼった集束電子ビームを用いる走査透過電子断層撮影法である程度解消されるが、厚い切片の底部から得られる画像の質を高めることはできない。

R Leapmanらは、走査透過電子顕微鏡の検出器の構成を変えることにより、一般的な試料の3倍の厚さをもつ試料が高分解能で画像化されることを発見した。マラリア原虫Plasmodium falciparumに感染した赤血球にこの方法を用いると、ごく少数の厚い切片を連続的に画像化することにより、細胞全体が三次元的に高分解能で再構成された。赤血球および原虫の膜がもつ複雑な構造が、複数の細胞小器官とともに、細かく観察された。

多くの電子顕微鏡は、容易にこの新しい検出器の構成を備えた形に改造することができると考えられる。この方法は、哺乳類細胞の全体を三次元的に再構成するのに役立つことが理解されるはずである。

An electron microscopy method for imaging thick samples with high resolution is published online this week in Nature Methods.

Electron tomography allows for three-dimensional (3D) reconstruction of cellular structures and thus provides a window into how cells are organized and how they function. One way samples are prepared for electron tomography is by cutting frozen cells into thin sections (300 nanometers or less) and then imaging each section separately.However, reconstructing the entire structure from thin sections is laborious, and thicker sections cannot be used because images of them are typically blurred. This is mitigated to some extent in scanning transmission electron tomography, in which a tightly focused electron beam is used, but the image quality from the bottom of thick sections still remains poor.

Richard Leapman and colleagues found that, with a different detector configuration on a scanning transmission electron microscope, they can image samples that are more than three times the thickness of typical samples at high resolution. Using this method on red blood cells infected with Plasmodium falciparum, a parasite that causes malaria, high-resolution 3D reconstructions of entire cells was generated by serially imaging just a few thick sections. The intricate system of membranes of red blood cell and parasite, as well as several organelles, can be seen in detail.

Most electron microscopes should be easily modified to accommodate this altered detector configuration. The approach should prove useful for the 3D reconstruction of entire mammalian cells.

doi: 10.1038/nmeth.1367

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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