光投影断層撮影

発達中のマウス胚の光投影断層撮影。Smoc1の発現が強調表示されています。

光投影断層撮影は、光学顕微鏡を用いた断層撮影法の一種である。^[1] OPT法は、X線コンピュータ断層撮影法（CT）や単一光子放出コンピュータ断層撮影法（SPECT）と類似していることから、文献では光コンピュータ断層撮影法（光CT）や光放出コンピュータ断層撮影法（光ECT）と呼ばれることもある。^[2]

これは多くの点で、 X 線コンピューター断層撮影法や医療用 CT スキャンの光学的な同等物です。OPT は、X 線光子ではなく、紫外線、可視光線、近赤外線の光子を使用することが多いという点で異なります。ただし、CT と OPT に使用される基本的な数学と再構成アルゴリズムは類似しています。たとえば、ラドン変換や投影データに基づく反復再構成は、医療用 CT スキャンと OPT の両方で 3D 再構成に使用されます。

医療用 CT と OPT はどちらも、対象物質を通過する光子の透過に基づいて 3D ボリュームを計算します。組織は一般に紫外線、可視光線、近赤外線のスペクトルでは不透明であるため、まず組織を光学的透明化剤で透明にして、光が通過できるようにする必要があります。一般的な光学的透明化剤には、BABB やメチルサリチル酸 (ウィンターグリーン) などがあります。

OPT には、透過モードと発光モードという 2 つの主な形式があります。透過モードでは、光が光学的に透明なサンプルを通過し、対象のサンプルの構造情報を取得できます。発光モードでは、サンプルが励起光にさらされ、対象のサンプルの機能情報を取得できます。緑色蛍光タンパク質などの蛍光タンパク質を発現する遺伝子組み換えマウスから採取した臓器と連携して、OPT の発光モードでは、マウス臓器の 3D 遺伝子発現画像を作成できます。

この技術は、ヒト、マウス、ニワトリ、ハエ、ゼブラフィッシュ、植物など、多様なシステムにおける幅広い生物学的疑問に取り組むことを目的とした多数の研究にすでに貢献しています。さらに最近の改良により、成体マウスの臓器規模の標本、^[3]個々の細胞核、および臓器培養の長期的評価の研究にもこの技術を使用できるようになっています。

蛍光光学投影トモグラフィーは、標本内の染料の分布を視覚化します。

参照

参考文献

^ Sharpe, James; Ahlgren, Ulf; Perry, Paul; Hill, Bill; Ross, Allyson; Hecksher-Sørensen, Jacob; Baldock, Richard; Davidson, Duncan (2002 年 4 月)。「3D 顕微鏡検査および遺伝子発現研究のためのツールとしての光投影トモグラフィー」。Science。296 ( 5567 ) : 541–5。Bibcode : 2002Sci ...296..541S。doi :10.1126/science.1068206。PMID 11964482。S2CID 45436939 。
^ Oldham, Mark; Sakhalkar, Harshad; Wang, Ying Min; Guo, Pengyi; Oliver, Tim; Bentley, Rex; Vujaskovic, Zeljko; Dewhirst, Mark (2007). 「光学コンピュータ断層撮影法およびエミッション断層撮影法を用いた齧歯類全臓器の3次元画像化」Journal of Biomedical Optics . 12 (1): 014009. Bibcode :2007JBO....12a4009O. doi : 10.1117/1.2709858 . PMID 17343484.
^ Cheddad, A.; Svensson, C.; Sharpe, J.; Georgsson, F.; Ahlgren, U. (2012 年 1 月)。「光学投影トモグラフィーのための画像処理支援アルゴリズム」。IEEE Transactions on Medical Imaging。31 ( 1): 1–15。doi : 10.1109 /TMI.2011.2161590。PMID 21768046。S2CID 19452934 。

外部リンク

https://web.archive.org/web/20101105182544/http://genex.hgu.mrc.ac.uk/OPT_Microscopy/optwebsite/frontpage/index.htm
ビデオ I: マウスの肝左側葉の光投影断層撮影。
ビデオ II: マウスの胎児の胃、腸、膵臓の光投影断層撮影。
ジョン・イネス・センターの食虫植物の内なる世界 2020-06-10 にWayback Machineでアーカイブ

[1] Sharpe, James; Ahlgren, Ulf; Perry, Paul; Hill, Bill; Ross, Allyson; Hecksher-Sørensen, Jacob; Baldock, Richard; Davidson, Duncan (2002 年 4 月)。「3D 顕微鏡検査および遺伝子発現研究のためのツールとしての光投影トモグラフィー」。Science。296 ( 5567 ) : 541–5。Bibcode : 2002Sci ...296..541S。doi :10.1126/science.1068206。PMID 11964482。S2CID 45436939 。

[2] Oldham, Mark; Sakhalkar, Harshad; Wang, Ying Min; Guo, Pengyi; Oliver, Tim; Bentley, Rex; Vujaskovic, Zeljko; Dewhirst, Mark (2007). 「光学コンピュータ断層撮影法およびエミッション断層撮影法を用いた齧歯類全臓器の3次元画像化」Journal of Biomedical Optics . 12 (1): 014009. Bibcode :2007JBO....12a4009O. doi : 10.1117/1.2709858 . PMID 17343484.

[3] Cheddad, A.; Svensson, C.; Sharpe, J.; Georgsson, F.; Ahlgren, U. (2012 年 1 月)。「光学投影トモグラフィーのための画像処理支援アルゴリズム」。IEEE Transactions on Medical Imaging。31 ( 1): 1–15。doi : 10.1109 /TMI.2011.2161590。PMID 21768046。S2CID 19452934 。