波長可変光源を統合した世界最高クラスの空間分解能を誇る「超解像二光子顕微鏡」を開発 〜二光子STED顕微鏡法における蛍光色素の選択肢を拡大〜

2026-08-19 生命創成探究センター

自然科学研究機構生命創成探究センター、生理学研究所、東北大学などの共同研究グループは、波長可変のスーパーコンティニューム光源を組み込んだ新しい超解像二光子顕微鏡(2PE-scSTED顕微鏡)を開発した。従来の二光子STED顕微鏡では蛍光抑制光の波長が固定されているため使用できる蛍光色素が限られていたが、本装置では640~800nmの範囲で最適波長を選択できる。4種類の蛍光色素について最適な抑制波長を特定し、従来は利用が難しかったAF568にも対応可能であることを示した。さらにHeLa細胞の微小管を観察し、AF546では45nmの微細構造を可視化することに成功し、二光子STED顕微鏡として世界最高クラスの空間分解能を達成した。今後は深部組織の超解像観察や多色イメージングへの応用が期待され、生体内でのシナプスや細胞内構造のナノスケール解析を大きく発展させる成果と位置付けられる。

波長可変光源を統合した世界最高クラスの空間分解能を誇る「超解像二光子顕微鏡」を開発 〜二光子STED顕微鏡法における蛍光色素の選択肢を拡大〜
図. HeLa細胞における微小管のナノイメージング

<関連情報>

波長可変型消光により、二光子STEDナノスコピーにおける蛍光色素の適合性が拡大する Wavelength-tunable depletion expands fluorophore compatibility in two-photon STED nanoscopy

Joe Sakamoto, Hirokazu Ishii, Kohei Otomo, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato, Hiroyuki Yokoyama, and Tomomi Nemoto
Biomedical Optics Express  Published: July 16, 2026
DOI:https://doi.org/10.1364/BOE.603553

Abstract

We report the development of a novel two-photon excitation stimulated emission depletion microscopy system, namely 2PE-scSTED, featuring a custom light source setup that integrates a supercontinuum (SC) laser light source with our proprietary 1064 nm pulsed semiconductor excitation laser. This SC source provides the capability of emitting a broadband spectral range, enabling highly reliable selection of depletion wavelength. Utilizing 2PE-scSTED, we investigated the depletion characteristics of several fluorophores. By employing a tunable filter to precisely select depletion wavelength from 640 to 800 nm, we systematically measured the depletion efficiency and identified the optimal wavelengths that maximize fluorescence depletion efficiency for four distinct fluorescent probes. This approach yielded super-resolution images with a lateral spatial resolution as fine as 45 nm (approximately λ2PE/24) with a relatively lower depletion power than our previous reports, and can be principally applicable to all fluorescent probes. Our results demonstrate that the integration of a broadband SC source removes the spectral constraint of fluorescence depletion, enabling tailored 2PE-STED microscopy for individual fluorophores. This enhances the versatility and applicability of 2PE-STED microscopy for super-resolution imaging of biological specimens.

0110情報・精密機器
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました