大阪大学开放和跨学科研究倡议研究所 (OTRI) 跨维度生命成像部门的科学家们创造了一种光学成像系统，可以在单个图像中捕获前所未有数量的细胞。通过将超高像素相机和巨大镜头相结合，该团队能够轻松观察到极其罕见的“百万分之一”的情况。这项工作为同时观察具有微米分辨率的多细胞种群的厘米级动力学提供了一种有价值的新工具，以了解单个细胞的功能。
在生物学中，科学家们通常对群体的异常值感兴趣，例如具有罕见功能的细胞可能出现在不到百万分之一的个体中。这些实验受到显微镜在以足够的空间分辨率观察细胞同时仍然保持足够大的视野以捕获不寻常的标本之间的固有权衡的阻碍。科学家们经常花几分钟时间移动载玻片以寻找合适的细胞进行研究。
现在，由大阪大学领导的一组科学家设计了一个系统，可以同时生成包含多达一百万个细胞的图像。“传统的生物显微镜最多可以观察 1,000 个细胞，视野限制在几毫米。我们的设置使用由带有微距镜头的高像素相机驱动的机器视觉，”第一作者 Taro Ichimura 说。该团队使用 120 兆像素相机和远心微距镜头构建了光学成像系统。这提供了比传统显微镜大得多的视野，可达约一厘米半，同时仍能分辨单个细胞以及它们之间表征种群的相互作用。该团队将成像技术称为“跨尺度范围”，这意味着该技术可以应用于从微米级到厘米级的成像。“作为强大细胞测量的技术奇点，我们的跨尺度示波器系统 AMATERAS 有望为广泛的应用做出贡献，从了解多细胞系统运行机制的基础研究，到医疗应用，如质量控制人工细胞片，”资深作者 Takeharu Nagai 说。
该团队通过动态成像培养细胞中的钙离子对 AMATERAS 进行了测试，并成功检测到不到 0.01% 的样本中发生的异常。这项工作可能会加速处理大细胞群的广泛领域的研究，例如神经科学、肿瘤学和免疫学。
