独立行政法人日本原子力研究開発機構との共同研究で、生きた細胞の内部構造を高解像度で撮像できるレーザープラズマ軟X線顕微鏡の開発に世界で初めて成功しました

全ての生物を構成する基本単位となる細胞は、外界からの刺激に対してその内部の構造を変化させながら対応していると考えられています。従って、細胞内のどの器官が放射線を受けて応答するのかなど、細胞内の構造とその変化は、様々な生命現象を解明するための極めて重要な情報となります。生物の生きた姿での観察に広く用いられている光学顕微鏡は、可視光を光源とするため、原理的に解像度は数百ナノメートルが限界で、細胞の詳細な内部構造までは観察できません。そこで、可視光より遙かに波長が短く、細胞の内外に多量に存在する水に吸収されにくい軟X線を光源とすれば、原理的には光学顕微鏡では不可能だった、細胞内部の微細な構造の観察が可能になります。しかし、そのためには、生きた細胞の動きが静止して見える短い時間で、瞬時に撮像する技術の開発も必要となることから、軟Ｘ線顕微鏡は夢の顕微鏡と言われ、その開発には誰も成功していませんでした。 　原子力機構量子ビーム応用研究部門照射細胞解析研究グループ（加道雅孝サブリーダー、岸本牧研究副主幹、篠原邦夫研究嘱託）と奈良女子大学のグループ（保智己准教授、安田恵子講師）は、軟Ｘ線を光源とした瞬時観察を実現するために、高強度レーザーを金属薄膜に集光して高輝度の軟X線を発生させる技術と、細胞をX線感光材上に直接培養する手法を開発し、これらを組み合わせることにより、生きた細胞の内部構造を瞬時に撮像できるレーザープラズマ軟X線顕微鏡の開発に成功しました。さらに、蛍光顕微鏡を使って細胞内器官の位置を特定する方法と組み合わせることで、細胞核やミトコンドリア、細胞骨格など、生きた細胞の内部構造を90ナノメートルという誰も体験したことがない高解像度で観察することに世界で初めて成功しました。今回開発した軟Ｘ線顕微鏡は、今後、細胞への放射線影響の解明だけでなく、広く生命現象を細胞レベルで理解する研究に役立つことが期待されます。 　なおこの研究の成果は、8月24日に米国のサンディエゴで開催されたSPIE Optics + Photonics国際会議において発表されました。