連続ブロック面走査型電子顕微鏡

連続ブロック面走査型電子顕微鏡法は、小さなサンプルから高解像度の 3 次元画像を生成する方法です。この技術は脳組織用に開発されましたが、あらゆる生物学的サンプルに広く適用できます。^[1]連続ブロック面走査型電子顕微鏡は、走査型電子顕微鏡の真空チャンバー内に取り付けられた超ミクロトームで構成されています。サンプルは、透過型電子顕微鏡( TEM )と同様の方法で準備されます。通常、サンプルをアルデヒドで固定し、オスミウムやウランなどの重金属で染色してからエポキシ樹脂に包埋します。^{[2] [3]}樹脂に包埋されたサンプルのブロックの表面は、後方散乱電子を検出することで画像化されます。画像化後、超ミクロトームを使用してブロックの表面から薄い切片 (通常約 30 nm) を切り出します。切片が切り出された後、サンプル ブロックは焦点面まで持ち上げられ、再度画像化されます。サンプルの画像化、切片の切断、ブロックの持ち上げのこのシーケンスにより、自動的に完全に位置合わせされた何千もの画像を取得できます。実用的な連続ブロック面走査型電子顕微鏡は、2004年にハイデルベルクのマックス・プランク研究所のウィンフリート・デンクによって発明され、ガタン社^[4]、サーモフィッシャーサイエンティフィック（VolumeScope）^{[5] 、コネクトエックス[6]}から市販されています。

シリアルブロックフェイス走査電子顕微鏡法の最初の応用の 1 つは、脳内の軸索の接続性を分析することでした。解像度は、最も細い軸索をトレースし、シナプスを識別するのに十分です。現在までに^{[いつ? ]}、シリアルブロックフェイスイメージングは​​、発生生物学、植物生物学、癌研究、神経変性疾患の研究など、多くの分野に貢献しています。この技術は非常に大きなデータセットを生成する可能性があり、生成された非常に大きなデータセットを自動的にセグメント化するアルゴリズムの開発は依然として課題です。ただし、この分野では現在多くの作業が行われています。EyeWireプロジェクトは、シリアルブロックフェイス走査電子顕微鏡法を使用して取得した網膜の体積の画像を通じてニューロンをトレースするゲームで人間の計算を活用しています。 [ 7 ^]

連続ブロック面走査型電子顕微鏡では、さまざまなサンプルを準備することができ、ウルトラミクロトームは多くの材料を切断できるため、この技術はより広い応用範囲を持っています。細胞生物学や発生生物学から材料科学に至るまで、他の多くの分野で応用され始めています。^[8]

SBEM 法の欠点は、超ミクロトームで除去できるスライスの厚さが限られている (約 25 nm) ため、深さ方向の解像度が限られていることです。SBEM 法の利点は、標本が固定されているため、画像スタックのアライメントが改善されることです。SBEM 法のもう 1 つの利点は、高レベルの詳細度で大規模なデータセットを取得できることです。超ミクロトームによる切断は (FIB-SEM のミリング プロセスと比較して) 非常に高速であるため、切断ごとに材料の広い領域 (x 方向と y 方向) を露出できます。さらに、高速切断により、短時間で z 方向に多数の画像を取得できます。^[1]

• 集束イオンビーム

• [1] PLOS Biologyの原著論文
• [2] ガタンの3View
• [3] 細胞中心データベース、SBEMデータセット