従来のエピ蛍光イメージング、分子検出に基づく超解像イメージング、およびマルチカラー単一分子検出を結合、統合された顕微鏡システムの構築の実践的なガイドの紹介など単一分子蛍光共鳴エネルギー移動イメージング、コスト効率の高い方法の 1 つの設定にします。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
従来のエピ蛍光イメージング、分子検出に基づく超解像イメージング、およびマルチカラー単一分子検出を結合、統合された顕微鏡システムの構築の実践的なガイドの紹介など単一分子蛍光共鳴エネルギー移動イメージング、コスト効率の高い方法の 1 つの設定にします。
蛍光顕微鏡は、その場で生体分子の検出し、その動態とリアルタイムの相互作用を監視する強力なツールです。従来のエピ蛍光顕微鏡に加えて様々 なイメージング技術は実験の特定の目標を達成するために発達しました。Å の解像度と単一分子検出に基づく分子間相互作用の構造変化とに報告される単一分子蛍光共鳴エネルギー移動 (smFRET) を含むいくつかの広く使われている技術超解像度 (SR) イメージング、回折限界顕微鏡に比べて twentyfold に空間分解能約 10 を高めることができます。従来エピ蛍光イメージング、分子検出に基づく放射光イメージング、マルチカラー単一分子検出など、1 つの顕微鏡の複数の撮像方法をマージ顧客設計統合システムを紹介します。smFRET イメージングを含みます。光学素子を切り替えることにより、簡単かつ再現性をもってさまざまな撮像方法を実現できます。このセットアップは、ルーチンと多様なイメージング実験コストの削減と建物の個々 の目的別顕微鏡に比べて、領域の必要性と生物科学のすべての研究所によって採用する簡単です。
蛍光顕微鏡は現代生物学研究のための重要なツールであり、蛍光イメージングは多くの生物学研究所で定期的に実行されます。Fluorophores が付いている興味の分子をタグ付け、直接顕微鏡の下で視覚化し、ローカリゼーション、構造、相互作用、およびアセンブリ状態で体内または体外で経時変化を記録できます。従来の蛍光顕微鏡は横方向に 200 ~ 300 nm と 500 ~ 700 nm 軸方向1、2、そして、したがっての 100 s でイメージングに限る回折限界の分解能があります。ナノメートル-ミクロン スケール。分子集合体または組織の細部を明らかにするため、回折限界を破ることができる様々 な SR 系が開発されています。SR を達成するために使用される戦略は、誘導放出の枯渇 (STED) 顕微鏡3,4や構造化照明顕微鏡 (SIM)5,6,などの非線型光学効果7、確率光再建顕微鏡 (嵐)8とセンサー ローカリゼーション顕微鏡 (パーム)9MINFLUX10など、両方の組み合わせなど、単一の分子の検出を確率。これらの SR 系の中で、単一分子の顕微鏡のセットアップから単一分子検出に基づく SR 顕微鏡を比較的簡単に変更できます。反復的な活性化と活性型蛍光タンパク質 (FPs) または興味の分子タグ写真切替可能な染料のイメージングは、空間分解能は 10-20 nm11を達することができます。分子間相互作用と立体構造情報を得るためには、リアルタイム ・ オングストローム-ナノメートル分解能動態が必要です。smFRET12,13は、この解像度を達成するために 1 つのアプローチです。一般に、生物学的興味に応じて、空間解像度の異なる撮像方法が必要です。
通常、各タイプのイメージ投射では、特定の励起および/または放射光の構成が必要です。例えば、単一分子検出のための最も一般的に使用される照明手法の 1 つは特定の励起角度がプリズムや対物レンズを通じて達成する必要があります内部全反射 (TIR) を通じてです。・空間的分離、電子-乗算の電荷結合素子 (EMCCD)、ミラー、ダイクロイック ビームスプリッターのセットを得ることができるのさまざまな部分に指示必要があります smFRET 検出、ドナーとアクセプターの染料からの排出量排出パスに配置されます。3 次元 (3-D) 排出パスの非点収差の影響を引き起こすこと SR イメージング、14シリンドリカル レンズなどの光学部品が必要です。したがって、自作や市販の統合された顕微鏡は、通常、機能的イメージング法の種類ごとに特化した、同じセッティングのさまざまなイメージング方法を切り替える柔軟ではありません。3 つの異なる撮像方法間調整で再現可能なスイッチを提供するコスト効率の高いハイブリッド システムの紹介: 単一分子検出に基づく SR の回折限界解像度と、従来のエピ蛍光イメージングイメージングおよびマルチカラー単一分子検出、smFRET イメージング (図 1 a) を含みます。具体的には、ここに示す設定を含む多波長励起入力レーザのファイバー結合型、商業照明アームにより、励起のパスにプログラム epi モードと TIR モードを切り替える、励起角度のコントロール。排出パス 3次元イメージングのための顕微鏡体内リムーバブル自作円筒レンズ カセットを配置し、複数の発光チャンネルを検出する選択的に有効にできる、EMCCD カメラ手前にある商業ビームスプリッター同時に。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
1. 顕微鏡設計・組立
2. 排出パス
注: 排出パスは取り外し可能な円筒レンズ、バリア フィルター ホイール、排出スプリッターと EMCCD カメラ (図 1) を成っています。単一分子の広がり関数 (PSF) を最高のポイントを達成するために、対物レンズから DIC プリズムを置きます。
3. 回折限定エピ励起によるイメージング
4. マルチ チャネル分子イメージングなどを含む smFRET
注: は、任意の波長を持つすべての発光は、発光スプリッターのフィルター/ダイクロイック ビームスプリッターの 2 番目のセットにアクセスできるように、バリア フィルター ホイールで「空」の位置に移動します。
5. 放射光イメージング
注: これは単一分子検出に基づく SR 顕微鏡です。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
この顕微鏡では、柔軟性と再現性のあるさまざまなイメージング方法を切り替えることができます。ここで各イメージング モジュールで収集したサンプル画像を紹介します。
図 5は、SR 取得中に点滅に分子の PSF を示します。最終的な SR イメージ (図 5E) を生成する何千ものような画像が再現されます。図 5 eは、図 7Aのエピ蛍光イメージで示すように、同じ細菌規制 Rna を示しています。図 7は、U2OS 哺乳類細胞における大腸菌細胞における小規制 RNA と mRNA の代表的なエピ蛍光画像を示します。両方の Rna は、DNA オリ...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このハイブリッド顕微鏡システムには、複数の顕微鏡を購入する必要があります。光学テーブル、テーブル ・ インストレーション、ソフトウェア、およびワークステーションを含む全ての部品の総コストは約 $230,000。マグ レンズと 3 D レンズを含むカスタム加工部品コスト約 $700 (コストは異なる機関で実際の請求によって異なります) です。典型的な市販システムのための統合単一分子検出に基づく SR 顕微鏡コスト以上の $300,000 〜 400,000 と容易に使用できない smFRET 測定、または合理的な視野のエピ イメージング白ライトなしソース。したがって、ここで紹介した方法は、コスト大幅削減で複数の顕微鏡と同等の画像処理機能を実現できます。
この変調顕微鏡システムは、さまざまなメーカーから選べるボディをに基づいてできます。3 D レンズは、排出スプリッター、顕微鏡本体内またはフィルター ホイールと客観的ノーズピースと使用可能な領域を含む排出パス内の任意の位置で潜在的インストールことができます。ただし、3 D レンズの物理的な場所は 3次元イメージングのための最高の非点収差...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者が明らかに何もありません。
J. f. は、サール学者プログラムおよび NIH のディレクターの新しいイノベーター賞からサポートを認めています。著者は、ポール セルビン ラボ (アーバナ平原イリノイ大学) 3 D レンズを配置するための有用な示唆をご了承ください。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ニコンTi-E顕微鏡スタンド | ニコン | Ti-E | |
| 対物レンズ | ニコン | 100X NA 1.49 CFI HP TIRF | |
| 顕微鏡イメージングソフトウェア | ニコン | NIS-Elements Advanced Research/HC | HCには、SRイメージングに使用されるプログラム取得モジュールである「JOBS」モジュールが含まれています。 |
| イルミネーションアーム | ニコン | Ti-TIRF-EM 電動イルミネーターユニット M | 倍率レンズ用のスロットを持つアームです |
| アナライズブロック | ニコン | Ti-A | フィルタータレットに取り付けられています。 |
| Zドリフト補正装置 | ニコン | PFS | 対物レンズノーズピースにステッピングモーター、IR LED、検出器を搭載するシステムです。 |
| 光学テーブルトップ | TMC | 783-655-02R | |
| 光学テーブルベース | TMC | 14-426-35 | |
| 647 nm レーザー | Cobolt | 90346 (0647-06-01-0120-100) | 変調レーザーダイオード 647nm 120mW レーザーヘッド、CDRHコントロールボックス、USBケーブル、PSU(電源ユニット)を含む |
| 561 nmレーザー | Coherent | 1280721 | OBIS 561nm LS 150mW レーザーシステム |
| 488 nmレーザー | Cobolt | 90308 (0488-06-01-0060-100) | 変調レーザー ダイオード 488nm 60mW レーザー ヘッド、CDRH コントロール ボックス、USB ケーブル、PSU (電源ユニット) |
| を含む 405 nm レーザー | クリスタライザー | DL405-025-O | 405 (+/-5)nm、25mW、円形、M2 <1.3、低ノイズ、CW、TTL最大20MHz、TTLおよびTTL用BNCコネクタ2個アナログ調整 |
| ヒートシンク | Cobolt | 11658(HS-03) | 2ユニット、ファンHS-03なしヒートシンク、647nmおよび488nmレーザー用ヒートシンクヒート |
| シンク | Coherent | 1193289 | Obisヒートシンク、ファン付き、165 x 50 x 50 mm(561 nmレーザー用 |
| CAB-USB-miniUSB | Cobolt | 10908 | 2ユニット、647 nmおよび488 nmレーザー用通信ケーブル高さ |
| 調整用アルミニウム | McMaster-Carr | 9146T35 | 多目的 6061 アルミニウム、長方形バー、4MM X 40MM、高さ調整用 561 nm レーザー アルミニウムを上げるための長さ |
| 1 フィート McMaster-Carr | 8975K248 | 多目的 6061 アルミニウム、厚さ 1-1/4 インチ X 3 インチ 幅 X 1 インチ 405 nm レーザー | |
| BNC ケーブル | L-com | CC58C-6 | RG58C 同軸ケーブル、BNC オス / オス、6.0 フィート |
| BNC アダプター | L-com | BA1087 | 同軸アダプター、BNCバルクヘッド、接地 |
| SMA-BNC | アダプターHOD | SMA-870 | Cobolt MLDレーザーはSMAインターフェースを備えているため、このアダプターはBNC接続に使用されます。 |
| SMB-BNCアダプタ | Fairview Microwave | FMC1638316-12 | SMBプラグ - BNCメスバルクヘッドケーブル RG316 Coherent Obisレーザ用12インチ同軸 |
| データ収集カード | National Instruments | PCI-6723 | 13ビット、32チャンネル、800 kS/秒 レーザ、DIC LEDなどを制御するためのアナログ出力デバイス |
| バリアフィルタホイールコントローラ | サッター計器 | ラムダ10-B | 光学フィルタチェンジャー |
| 発光スプリッター | Cairn | OptoSplit III | |
| ダイクロイックビームスプリッター | Chroma | T640LPXR-UF2 | OptoSplit IIIで赤色発光と緑色発光を分離するダイクロイックビームスプリッター |
| Chroma | T565LPXR-UF2 | OptoSplit IIIで緑色と赤色の発光を分離するダイクロイックビームスプリッター OptoSplit | |
| III発光フィルター | Chroma | ET700/75M | 2ユニット、OptoSplit IIIの赤色発光用蛍光フィルター(Alexa Fluor 647など)、バリアフィルターホイール |
| 蛍光 | フィルターChroma | ET595/50M | 2ユニット、OptoSplit IIIの黄色/緑色発光(Cy3Bなど)用蛍光フィルター、バリアフィルターホイール |
| 蛍光 | フィルターChroma | ET525/50M | 2つのユニット、青色発光用蛍光フィルター(Alexa Fluor 488 / GFPなど)OptoSplit IIIおよびバリアフィルターホイール |
| 蛍光 | フィルターSemrock | FF02-447 / 60-25 | 紫色発光用蛍光フィルター(DAPI / Alexa Fluor 405など)、バリアフィルターホイール |
| ダイクロイックビームスプリ | ッターChroma | zt405 / 488/561/647 / 752rpc-UF3 | に取り付けられています顕微鏡本体内部の647、561、488、405nmレーザー励起用マルチバンドダイクロイックビームスプリッター |
| DAPIフィルターセット | 顕微鏡本体に取り付けられた | Chroma | 49000 |
| ニコンレーザー/TIRFフィルターキューブ | Chroma | 91032 | |
| 590ロングパスフィルター | 647nmレーザーと561nmレーザーを組み合わせるための | T590LPXR-UF1 | |
| 525ロングパスフィルター | Chroma | T525LPXR-UF1 | 、すでに組み合わされた647 nmと561nmのレーザーを488 nmレーザーと組み合わせるための |
| 470ロングパスフィルター | T470LPXR-UF1 | 、すでに組み合わせた647 nm、561 nm、488 nmのレーザーと405 nmレーザーを組み合わせるための | |
| レーザークリーンアップフィルター(647) | Chroma | zet640/20x | 647 nmレーザーから他の波長をクリーンアップするための |
| クリーンアップフィルター(488) | Semrock | LL01-488-25 | 488nmレーザーLED |
| 光源 | Excelitas | X-Cite120LED | DAPIイメージングのみに使用される |
| ミラーマウント | ニューポート | SU100-F3K | |
| オプティカルポスト | ニューポート | PS-2 | |
| パワーメーター | ニューポート | PMKIT | レーザーパワーの測定用 |
| ダイクロイックビームコンバイナーマウント | エドモンド・オプティクス | 58-872 | Cマウント キネマティックマウント、レーザー励起アセンブリにダイクロイックビームコンバイナーを保持するため |
| テーニングリング | Thorlabs | CMRR | ダイクロイックビームコンバイナーマウントに使用 |
| ファイバーアダプタープレート | Thorlabs | SM1FC | /PC ファイバーアダプタープレート 外部SM1 (1.035"-40) スレッド |
| Z軸並進マウント | Thorlabs | SM1Z | Z軸トランスレーションマウント、30 mmケージ対応 |
| アクロマティックダブレットレンズ | Thorlabs | AC050-008-A-ML | Ø5 mm、マウントされた無彩色のダブレット、ARコーティング:400 - 700 nm |
| プレート | Thorlabs | CP1TM09 | 30 mmケージプレート、M9 x 0.5内部ねじ、8-32タップ |
| ケージアセンブリロッド | Thorlabs | ER4 | アセンブリロッド、4インチロング、&オスラッシュ;6 mm |
| ケージ取り付けブラケット | Thorlabs | CP02B | 30 mm ケージ取り付けブラケット |
| シングルモード光ファイバー | Thorlabs | P5-405BPM-FC-2 | パッチ ケーブル、PM、FC/PC から FC/APC、405 nm、パンダ、2 m |
| マルチモード光ファイバー | Thorlabs | M42L01 | Ø50 マイクロ;m、0.22 NA、FC/PC-FC/PCファイバーパッチケーブル、1 m |
| アクロマティックダブレットレンズ(マグレンズ) | Thorlabs | ACN127-025-A | ACN127-025-A - f = -25.0 mm、Ø1/2 "アクロマティックダブレット、ARC:400-700 nm、 "マグレンズ"の凹レンズ" |
| アクロマティックダブレットレンズ(マグレンズ) | Thorlabs | AC127-050-A | f = 50.0 mm、Ø1/2 "アクロマティックダブレット、ARC:400-700 nm、「マグレンズ」の凸レンズ「マグレンズ」 |
| リテーニングリング | Thorlabs | SM05PRR | SM05プラスチックリテーニングリングØ用;1/2インチレンズチューブとマウント、「マグレンズ」用 |
| チップネジ | Thorlabs | SS3MN6 | M3 x 0.5ナイロンチップ止めネジ、長さ6 mm、「3Dレンズ」を保持するため3D |
| レンズ | CVIレーザー光学系 | RCX-25.4-50.8-5000.0-C-415-700 | f = 10 m、長方形シリンドリカルレンズ |
| EMCCDカメラ | Andor | iXon Ultra 888 | |
| 100 nmマルチチャンネルビーズ | サーモ | T7279、TetraSpeck マイクロスフェア | |
| 赤色色素 | Thermo | Alexa Fluor 647 | |
| 黄緑色色素 | GE Healthcare | Cy3 | |
| 緑色色素 | GE Healthcare | Cy3B | |
| 青色色素 | Thermo | Alexa Fluor 488 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。