従来の顕微鏡法では、試料を拡大するためにレンズ対物レンズが必要であり、光を屈折させて光学的センサーに導くための追加の対物レンズ、フィルター、ミラーなどの数多くの光学部品が用いられることがあります。JoVE (Journal of Visualized Experiments)の2012年8月号では、Ozcan研究室（カリフォルニア大学ロサンゼルス校）が先駆的に開発したレンズレス「オンチップ」顕微鏡プラットフォームに関する3番目の論文が掲載されています。
2009年、Ozcan研究室は、全血中の細胞をイメージングできるレンズフリー・イメージングプラットフォームの使用を実証した最初の論文を発表しました。このイメージング技術では、標準的なカムコーダーに使用されているCCDやCMOSチップのような光電センサアレイの上に、サンプルを直接配置します。次に、サンプルの上方からのLED照明によってチップ上に影が投影され、それがデジタルホログラムとして記録され、画像処理に供されます。このレンズレスイメージングシステムは、極めて広い視野（FOV 0.6-8 cm2）を可能にするだけでなく、かさばる光学部品が不要であるため、マイクロフルイディクスへの応用にも非常に適しています。Ozcanグループは、2011年のJoVE後続論文において、マイクロフルイディクスチップ内で蛍光標識した白血球をイメージングすることでこれを実証しています。
今月のJoVEにおいて、Ozcanグループは、線虫C. elegansのトモグラフィーイメージングに適用することで、独自のレンズフリー顕微鏡プラットフォームのさらなる進展を実証しています。電動回転ステージを用いて照明角度を変えることにより、サンプルから複数のホログラフィック断面を生成し、処理後にそれらを組み合わせてトモグラムを作成する方法をOzcanグループは示しています。Ozcanグループは、厚さ5 µmの構造である咽頭管が、単一の断面および3D再構成された横断面においてのみ視認できることを挙げ、この線虫の3D再構成が成功したことを確認しています。
Ozcanグループによって設計・組み立てられたレンズフリーイメージングシステムは、小型で安価であるため、ポイントオブケア診断への応用や、現場で実施可能な携帯電話ベースの顕微鏡観察に非常に適しています。
カリフォルニア大学サンフランシスコ校のErnest Gallo Clinic and Research Centerにて、JoVEは3次元蛍光顕微鏡法とコンピュータ解析を用いて単一細胞の形態学的変化を可視化する方法を学びます。この手順では、細胞にアゴニスト、アンタゴニストとアゴニストの併用、あるいは無処置を施し、免疫蛍光顕微鏡法に向けて調製します。3次元画像は2光子レーザーシステムを用いて取得され、蛍光データはImarisおよびMatlabを用いてコンピュータ上で処理されます。
本手法の有用性を実証するため、著者らは形質転換したHEK293細胞における単一細胞レベルの表現型変化を定量化しています。3次元形態計測分析により、アゴニストで処理した細胞に劇的な変化が生じることが示されました。これらの変化は、従来の2次元分析では必ずしも明確に現れません。本手法を用いることで、薬理学的刺激に応答した単一細胞の形態変化を定量化し、特徴づけることが可能となり、創薬研究において強力な新しい評価ツールを提供します。
今月のJoVE Applied Physicsでは、サウスカロライナ州にあるクレムソン大学の材料科学工学部を訪ねます。ここでは、研究者の方々に、研究室での研究に用いるリチウム電池の作製方法をご紹介いただきます。
リチウムコイン電池の基本構成要素は、作用電極、リチウム電解質、およびリチウム箔対極です。コイン電池の各構成部品は慎重に組み立てられ、クリンピングマシンで封止されます。完成したコイン電池は、その後バッテリーテスターで特性評価を行うことができます。研究者は自作のコイン電池を用いることで、リチウムコイン電池の正極に異なる材料を使用する実験を行うことが可能です。
今月のJoVE Immunology and Infectionでは、スイスのバーゼルを訪れ、寄生虫感染症を診断するための2つの手法を紹介します。また、これらの感染症が身体能力に及ぼす影響を評価するために、研究者が子供を対象にシャトルランテストを実施する方法についてもご覧いただきます。
ヘルミンス（寄生虫）は、ヒトや動物の体内で生存する寄生虫です。多くの種が腸管に感染し、土壌を介して伝播することがあります。本論文の著者らは、いくつかの一般的な土壌伝播性ヘルミンスの診断に用いられるKato-Katz法を実演します。また、光を用いて特定の光走性を持つヘルミンスの検体からの移動を刺激するBaermann法についても実演します。その後、形態に基づいてさまざまな種類のヘルミンス種を特定することができます。
続いて、著者らは、子供を対象とした20メートルシャトルランテストの設定および実施方法と、寄生虫感染が身体能力に及ぼす影響を測定する方法を実演します。この手法により、土壌伝播性寄生虫感染が全身の健康に与える真の負荷を判断することが可能になります。
この短い要約では、8月に公開される注目すべきビデオ論文の一部をご紹介します。また、ニワトリ胚の中脳における遺伝子発現方法、内皮細胞でライニングされた並行流チャンバーにおける好中球の遊走の研究、および細胞外マトリックスのタンパク質分解による分解の精密な測定方法を実演する論文も掲載します。