Wetenschappers van de Transdimensional Life Imaging Division van het Institute for Open and Transdisciplinary Research Initiatives (OTRI) aan de Osaka University hebben een optisch beeldvormingssysteem ontwikkeld dat een ongekend aantal cellen in één afbeelding kan vastleggen. Door een ultrahoge pixelcamera en een enorme lens te combineren, het team was in staat om buitengewoon zeldzame, "één-op-een-miljoen" situaties. Dit werk biedt een waardevol nieuw hulpmiddel voor de gelijktijdige observatie van de dynamiek op centimeterschaal van meercellige populaties met micrometerresolutie om de functies van individuele cellen te zien.

In de biologie, wetenschappers zijn vaak geïnteresseerd in de uitbijters van een populatie, zoals cellen met een zeldzame functie die bij minder dan één op de miljoen personen kunnen voorkomen. Deze experimenten werden belemmerd door de inherente afweging met microscopen tussen het zien van cellen met een voldoende ruimtelijke resolutie terwijl toch een voldoende groot gezichtsveld behouden blijft om ongebruikelijke exemplaren te vangen. Wetenschappers besteden vaak enkele minuten aan het verplaatsen van dia's op zoek naar precies de juiste cellen om te bestuderen.

Nutsvoorzieningen, een team van wetenschappers onder leiding van de Universiteit van Osaka heeft een systeem bedacht dat een beeld kan produceren dat tot een miljoen cellen tegelijk bevat. "Conventionele biologische microscopen kunnen hoogstens 1 waarnemen, 000 cellen, met een gezichtsveld beperkt tot enkele millimeters. Onze opstelling maakt gebruik van machine vision aangedreven door een hoge-pixel camera met een macrolens, ", zegt eerste auteur Taro Ichimura. Het team bouwde het optische beeldvormingssysteem met een 120-megapixelcamera en een telecentrische macrolens. Dit leverde een veel groter gezichtsveld op dan conventionele microscopen, tot ongeveer anderhalve centimeter, terwijl nog steeds individuele cellen worden opgelost en de interacties daartussen die de populatie kenmerken. Het team noemde de beeldtechnologie "trans-scale scope, " wat betekent dat de technologie kan worden toegepast op beeldvorming van de micrometerschaal tot de centimeterschaal. "Als een technologische singulariteit voor een krachtige celmeting, ons trans-scale scope-systeem AMATERAS zal naar verwachting bijdragen aan een breed scala aan toepassingen, van fundamenteel onderzoek voor het begrijpen van het werkingsmechanisme van meercellige systemen, tot medische toepassingen zoals de kwaliteitscontrole van kunstmatige celplaten, " zegt senior auteur Takeharu Nagai.

Het team testte de AMATERAS door calciumionen dynamisch af te beelden in gekweekte cellen en ontdekte met succes afwijkingen die voorkwamen in minder dan 0,01% van de monsters. Dit werk kan het onderzoek versnellen op een groot aantal gebieden die te maken hebben met grote celpopulaties, zoals neurowetenschappen, oncologie, en immunologie.