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本研究では、多細胞システム（組織や個体）内の細胞の分布を3次元的にライブイメージングできる新規光学技術を提案し開発する。近年の細胞生物学では、多細胞システムの動作を個々の細胞単位で理解することが重要な課題となっている。それら研究で重要なツールとなるのが蛍光イメージングによるライブ観察であり、これまで様々なイメージング技術が提案されてきた。本研究では、培養基板上の多細胞システムの3次元イメージングを簡便に行うための技術として、遮光ライトシート照明法を提案し、3次元イメージングを実現するための照明光学系および検出光学系を設計し、その光学特性を検証した。照明系では、シート状に集光した光をガラスプリズムから試料に臨界角に近い角度で入射することで、試料内にシート状の照明ビームを生成する。遮光ビームはガラス試料界面で屈折することにより、試料側で薄く長いビームを形成できる。このシートビームにより面選択的に蛍光分子を励起した。これを検出するために試料上部に配置した検出光学系を励起ビームのシートの角度に一致するように傾けることで、蛍光イメージングした。ビームのｚ位置と検出光学系の焦点面を一致させながら走査することで、横分解能1.5um、奥行き分解能8um程度での3次元イメージングを達成した。また、本イメージングを実現するために必要な試料ホルダーを独自設計し、簡便にイメージングを実施できる方法を確立した。最終的に、発生生物学のモデル動物の胚の観察に応用し、生物学応用の可能性を実証した。
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