刺激放出枯渇（STED）顕微鏡
STED顕微鏡法は、2つのレーザービームの組み合わせを使用して蛍光分子の励起と放出を正確に制御する超解像度イメージング技術であり、従来の顕微鏡の回折限界をはるかに超える分解能で構造の視覚化を可能にします。励起ビームと呼ばれる最初のレーザービームは、サンプルの特定の領域の蛍光分子を励起するために使用されます。枯渇ビームと呼ばれる2番目のレーザービームは、励起スポットを囲むドーナッツ型領域の励起分子の蛍光を無効にし、非蛍光のナノスケールの「穴」を効果的に作成するために適用されます。サンプル全体で励起と枯渇ビームをスキャンすることにより、蛍光分子の高解像度画像を得ることができます。
光活性化局在顕微鏡（PALM）
Palmは、サンプル内の個々の蛍光分子の正確な局在化を伴うもう1つの超解像度イメージング技術です。手のひらでは、光スイッチ可能な蛍光分子の集団がサンプルにまばらに標識され、その後、個々の分子が確率的に活性化されて画像化されます。このプロセスを何度も繰り返し、多数の画像を収集することにより、個々の分子の位置をナノメートル精度で決定できます。これにより、サンプル内の標識分子の高解像度画像の再構築が可能になります。
暗い細胞を照らし、生と死を明らかにします
Betzigの革新的な顕微鏡法は、特に細胞生物学と神経科学において、さまざまな科学分野に大きな影響を与えています。分子レベルでの細胞構造の視覚化を可能にすることにより、STEDおよびPalm顕微鏡検査は、生命のメカニズムに関する新しい洞察を提供し、研究者が細胞レベルでさまざまな疾患を理解するのに役立ちました。
たとえば、神経科学の分野では、STEDおよびPALM顕微鏡により、研究者はニューロンとシナプスの複雑な構造を視覚化し、ニューロンコミュニケーションとシナプス可塑性の分子メカニズムを明らかにしました。細胞生物学では、これらの技術により、科学者は、タンパク質の人身売買、膜リモデリング、細胞分裂などの細胞プロセスのダイナミクスを、前例のない詳細を研究することができました。
さらに、STEDおよびPalm顕微鏡検査は、細胞レベルでの疾患の理解に大きな影響を与えました。たとえば、これらの技術は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患の分子基盤を研究するために使用されており、疾患メカニズムや潜在的な治療標的に関する新しい洞察を提供します。がん研究では、STEDおよびPalm顕微鏡により、研究者は細胞構造、タンパク質発現、シグナル伝達経路の変化を含む、がんの発生に関連する細胞の変化を視覚化することができました。
暗い細胞を照らし、分子レベルでの生と死を明らかにすることにより、ベッツィヒのノーベル賞を受賞した顕微鏡技術は、科学研究の分野を変え、人間の健康、疾患メカニズム、将来の治療的介入の理解を進めるための大きな約束を抱えています。
