このページは株式会社ニコンインステックによるＰＲ記事です。超解像顕微鏡の技術及川義朗（株式会社ニコンインステックバイオサイエンス営業本部）１．「超解像顕微鏡」について構造化照明法である。この技術によって XY 方向光学顕微鏡はその誕生以来、約 300 年にわたっての解像度は 115nm まで向上する。縞照明は方向性人類の「見えないものを見たい」という根本的な欲があるため 1 枚の超解像画像を作り出すには 15 求につきうごかされて発展を遂げてきた。透明な物枚の画像取得が必要で約 1 秒程度かかるので高速体を見る位相差観察や微分干渉観察、目的部位だけイメージングには対応できないが、生細胞での多特異的に観察できる蛍光観察などを次々実現し、近色蛍光観察が可能である。N-SIM により細胞内小年では光学設計技術の進歩とともに解像度はすで器官の形態観察、動態観察、また従来の顕微鏡でに理論的限界値に達するまでになった。は分離できない 2 種類のタンパク質局在や物質の装置としての顕微鏡技術は 1990 年代に市場に登微細な位置関係などを可視化することができる場したレーザー共焦点顕微鏡が先端研究における（図２）。光学イメージングで大きな役割を果たしてきたが、 2010 年ころからまったく新しい装置「超解像顕微鏡」が市場に登場した。これはいずれも蛍光観察が条件となるが、光学的な解像限界（回折限界）を超える性能を実現するため、幾つかの技術が開発され実用化している。２．ニコンの超解像技術の実際ニコンはガラスの溶融から、光学設計、薄膜、製造、品質管理など世界最先端の光学技術を有しており、顕微鏡はニコンの中でもっとも歴史のある製品図１超解像顕微鏡 N-SIM の装置外観として 90 年以上製造販売をしてきた。超解像技術についても早くから取り組み、構造化照明法による N-SIM、ローカリゼーション法による N-STORM という 2 種類の異なる技術を採用し、それぞれ製品化して発売している。以下にそれら２つの技術について簡単に説明する。（１）構造化照明法（ N-SIM 図１）回折光は構造が小さくなるほどその角度が大きくなるが、これを捉えるための対物レンズの開口数には限界がありこれが回折限界である。通常、顕微鏡の照明は均一であるが、この技術では照明パターンが縞状（周期構造をもった照明パターン）であり、これにより回折限界を超えた微小構造か図２従来画像（上）と N-SIM 画像（下）の比較ら生じる回折光を取り込むことができ、画像デー（GFP が発現した微小管）タの成分解析をして超解像画像を作り出すのがＰＲ記事（２）ローカリゼーション法（ N-STORM）３．超解像顕微鏡の現状と今後解像度は、分離して認識できる 2 点間の最小距離超解像顕微鏡とよべる製品が市場に登場してと定義される。同時に励起された 2 つの点像が解像からすでに数年がたつ。現在でもいくつかの技術限界以上接近し重なると分離できなくなるが、もしが並立して存在し、それぞれ長所短所があるため 1 点ずつ重なりなく独立して励起できれば点像が広研究者が目的に応じて使いわける必要があり、1 がってもその強度中心を求めることができる。ローつの技術が他を席巻して独占する状況にはなっカリゼーション法とは、このように 1 分子ずつ離散ていない。しかしながら生物学の研究論文におい的に分子を光らせてその中心位置を記録することては超解像顕微鏡によって取得されたデータがを数千回以上繰り返して、点の密度を上げて画像化徐々に使われるようになってきており、あきらかする方法である。に新しい「超解像顕微鏡」という分野が確立されニコンの超解像顕微鏡 N-STORM（図３）では有機ていくであろうことは確信できる。系蛍光試薬で染色した標本に対し観察時に特殊なだが共焦点顕微鏡と比較すると超解像顕微鏡バッファーを添加する。添加したバッファーと励起は時間分解能、視野サイズ、深部観察などの点で光のエネルギーの効果により、いくつかの蛍光分子まだ改善の余地がある。顕微鏡メーカーは、自社は電子配列が変わり、エネルギー準位が励起状態かの技術開発により超解像顕微鏡のさらなる性能らすぐには基底状態に落ちない状態となる。このた向上に努力するだけでなく、現場の研究者と十分め分子によって蛍光の発生に時間差が生じるので、に議論を交わしながら本当に使える、完成度の高 1 画面内に光る分子と光らない分子が共存する状態い技術に仕上げていき、多くの研究に寄与していを作り出せ、標的分子の位置決めが可能となる。くことが肝要と考えているため、皆様からのご意 N-STORM では約 20nm と非常に高い解像度で観察でき見をお聞かせ頂けると幸いである。細胞骨格やシナプスのイメージング等で使われているが、取得時間は数分を要する（図４）。画像ご提供：図２：浜松医科大学矢尾育子先生標本：Ptk2 細胞の微小管図４：フロリダ州立大学マイク・デビッドソン先生標本：アフリカ緑ザル腎臓細胞の微小管以下のサイトにて製品や技術、サンプル動画などをご紹介しております。図３超解像顕微鏡 N-STORM の装置外観・超解像顕微鏡 N-SIM http://www.nikon-instruments.jp/jpn/bioscience-pro ducts/super-resolution/n-sim/index.html ・超解像顕微鏡 N-STORM http://www.nikon-instruments.jp/jpn/bioscience-pro ducts/super-resolution/n-storm/index.html 図４従来画像（左）と N-STORM 画像（右）の比較（微小管）バイオサイエンス営業本部 http://www.nikon-instruments.jp