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適応光学2光子顕微鏡法は、生体内で回折限界に近い機能的な網膜イメージングを可能にします
Adaptive optics two-photon microscopy enables near-diffraction-limited and functional retinal imaging in vivo.
PMID: 32411364 PMCID: PMC7203252. DOI: 10.1038/s41377-020-0317-9.
抄録
生体内眼底イメージングは、網膜のニューロン構造や生化学的プロセスへの非侵襲的なアクセスを可能にします。しかし、眼の光学収差は、イメージングの解像度を低下させ、網膜のサブセル構造の可視化を妨げます。我々は、非線形蛍光ガイドスターに基づいて眼の収差を補正する適応光学2光子励起蛍光顕微鏡（AO-TPEFM）システムを開発し、マウス網膜のin vivo蛍光イメージングのための細胞内分解能を達成しました。AO-TPEFMは、正確な波面検出と迅速な収差補正により、サブミクロンの分解能でマウス網膜の構造と機能のイメージングを可能にしました。具体的には、神経細胞のソーマと樹状突起のカルシウムイメージングを同時に行うことができました。さらに、網膜障害のマウスモデルにおいて、ミクログリアの形態学的変化と動態をタイムラプスで観察した。さらに、精密なレーザー軸切り術を実現し、網膜神経線維の変性を研究しました。この高分解能AO-TPEFMは、非侵襲的な網膜イメージングのための有望なツールであり、中枢神経系の神経変性疾患だけでなく、様々な眼疾患の理解を促進することができます。
In vivo fundus imaging offers non-invasive access to neuron structures and biochemical processes in the retina. However, optical aberrations of the eye degrade the imaging resolution and prevent visualization of subcellular retinal structures. We developed an adaptive optics two-photon excitation fluorescence microscopy (AO-TPEFM) system to correct ocular aberrations based on a nonlinear fluorescent guide star and achieved subcellular resolution for in vivo fluorescence imaging of the mouse retina. With accurate wavefront sensing and rapid aberration correction, AO-TPEFM permits structural and functional imaging of the mouse retina with submicron resolution. Specifically, simultaneous functional calcium imaging of neuronal somas and dendrites was demonstrated. Moreover, the time-lapse morphological alteration and dynamics of microglia were characterized in a mouse model of retinal disorder. In addition, precise laser axotomy was achieved, and degeneration of retinal nerve fibres was studied. This high-resolution AO-TPEFM is a promising tool for non-invasive retinal imaging and can facilitate the understanding of a variety of eye diseases as well as neurodegenerative disorders in the central nervous system.
© The Author(s) 2020.