Fig.1:Imaging di una fetta di cervello di topo. Un'immagine multicolore di una fetta di cervello di topo con due regioni indicate da quadrati azzurri, vale a dire, la corteccia cerebrale (A) e l'ippocampo (B). Questi vengono visualizzati nell'immagine dell'intero cervello (a sinistra) e ingranditi digitalmente 5x (al centro). Le regioni locali dei quadrati azzurri nelle immagini 5x vengono ulteriormente ingrandite digitalmente cinque volte (a destra). Rosso, verde, e il blu rappresentano la fluorescenza dovuta all'espressione di una proteina fluorescente rossa nei neuroni di proiezione eccitatori, un'espressione della proteina fluorescente verde negli interneuroni inibitori, e Hoechst 33342 attaccato al DNA nucleare, rispettivamente. Credito:T. Ichimura et al., Rapporti scientifici
Gli scienziati della Divisione di imaging della vita transdimensionale dell'Istituto per le iniziative di ricerca aperta e transdisciplinare (OTRI) dell'Università di Osaka hanno creato un sistema di imaging ottico in grado di catturare un numero senza precedenti di cellule in una singola immagine. Combinando una fotocamera a pixel ultra alti e un obiettivo enorme, il team è stato in grado di osservare facilmente estremamente rari, situazioni da "uno su un milione". Questo lavoro fornisce un nuovo prezioso strumento per l'osservazione simultanea delle dinamiche su scala centimetrica di popolazioni multicellulari con risoluzione micrometrica per vedere le funzioni delle singole cellule.
In biologia, gli scienziati sono spesso interessati ai valori anomali di una popolazione, come le cellule con una funzione rara che può apparire in meno di un individuo su un milione. Questi esperimenti sono stati ostacolati dal compromesso intrinseco con i microscopi tra vedere le cellule con una risoluzione spaziale sufficiente pur mantenendo un campo visivo sufficientemente ampio per catturare campioni insoliti. Gli scienziati spesso trascorrono diversi minuti spostando i vetrini alla ricerca delle cellule giuste da studiare.
Ora, un team di scienziati guidati dall'Università di Osaka ha ideato un sistema in grado di produrre un'immagine contenente fino a un milione di cellule contemporaneamente. "I microscopi biologici convenzionali possono osservare al massimo 1, 000 celle, con un campo visivo limitato a pochi millimetri. La nostra configurazione utilizza la visione artificiale alimentata da una fotocamera ad alto pixel con un obiettivo macro, " afferma il primo autore Taro Ichimura. Il team ha costruito il sistema di imaging ottico con una fotocamera da 120 megapixel e un obiettivo macro telecentrico. Ciò ha fornito un campo visivo molto più ampio rispetto ai microscopi convenzionali, fino a circa un centimetro e mezzo, pur risolvendo le singole cellule e le interazioni tra di esse che caratterizzano la popolazione. Il team ha definito la tecnologia di imaging "scopi trans-scala, " il che significa che la tecnologia può essere applicata all'imaging dalla scala micrometrica alla scala centimetrica. "Come singolarità tecnologica per una potente misurazione cellulare, il nostro sistema di oscilloscopio trans-scala AMATERAS dovrebbe contribuire a un'ampia gamma di applicazioni, dalla ricerca di base per la comprensione del meccanismo di funzionamento dei sistemi multicellulari, ad applicazioni mediche come il controllo di qualità di fogli di cellule artificiali, ", afferma l'autore senior Takeharu Nagai.
Fig.2:Schema che mostra la configurazione del sistema oscilloscopio trans-scala AMATERAS1.0. Credito:T. Ichimura et al., Rapporti scientifici
Il team ha testato AMATERAS mediante imaging dinamico di ioni calcio in cellule in coltura e ha rilevato con successo anomalie che si sono verificate in meno dello 0,01% dei campioni. Questo lavoro può accelerare la ricerca in un'ampia gamma di campi che si occupano di grandi popolazioni di cellule, come le neuroscienze, oncologia, e immunologia.
Fig.3:Rilevazione e analisi simultanee di oltre un milione di cellule. Credito:T. Ichimura et al., Rapporti scientifici
