海洋科学オタクの皆さん、研究室マネージャーの皆さん、こんにちは！本題に入りましょう。海洋生物学の研究をしている人なら、おそらく一日の半分は、ぎこちない顕微鏡で小さなプランクトンや奇妙な藻類の発生、あるいは奇妙な形の無脊椎動物を見つめることに費やし、残りの半分は、分類不可能な手作業でラベル付けされたスライドのアーカイブについて不満を漏らすことに費やしているでしょう。私は明視野スライド スキャナーを製造する会社に所属していますが、次のような質問をよく受けます。「当社の装置は実際に海洋生物学の研究に役立ちますか?」簡単に言うと？はい、正しく使用していて、明視野は病理学や高校の生物実験室のみに使用されるという考えを捨てているのであれば、そうです。これを分解してみましょう。難しい専門用語は使わず、海洋研究という厄介で素晴らしい世界でこれがどのように機能するかについて、実際に話しましょう。
まず、明視野顕微鏡が最も得意とすることを思い出してください。可視白色光を使用してサンプルを照らすため、細胞や組織がその光をどのように吸収するかに基づいてコントラストが表示されます。派手な染料や蛍光標識はなく、自然な染色または単純な染色だけです。多くの海洋生物学者は、蛍光が小さくて透明な海洋生物を見る唯一の方法であると考えているため、明視野を軽視していますが、それは真実ではありません。海洋研究が実際にどのようなことを行っているかを考えてみましょう。植物プランクトン (海洋食物網全体の基盤) を数えたり、底生珪藻 (岩を覆う小さなガラス質の殻を持つ藻類) を特定したり、魚やサンゴの組織サンプルに寄生虫がないか確認したり、動物プランクトンの腸内のマイクロプラスチック汚染を記録したりすることです。これらはすべて、Brightfield Slide Scanner で驚くほどうまく機能します。これが、専用の機器に数万ドルも費やしたくない研究室にとって、このスキャナーが状況を一変させる理由です。
植物プランクトンと藻類のモニタリングから始めましょう。これが明視野スキャナーが威力を発揮する分野です。地球規模の気候変動により、藻類の発生がより頻繁になり、有毒になっているため、研究者はこれらの小さな生き物を数千匹も迅速に数えて特定する必要があります。私はハワイのサンゴ礁研究所に話を聞いたことがありますが、そこではまだ通常の顕微鏡を使って手動で植物プランクトンを数えており、1 つの水サンプルを処理するのに 8 時間かかりました（そして、目が疲れすぎて昼食後にスライドを見ることができませんでした）。彼らは当社の製品ラインの基本的な明視野スライド スキャナを試しました。同じサンプルのスキャンに 20 分かかるようになりました。ソフトウェアは、Chaetoceros や Karenia などの一般的な属を自動的に識別し、後でスライドを裏返さずに個々の細胞にズームインできるようになりました。スキャナーは、非常にユニークな形をした珪藻の破片 (シリカの殻) の鮮明な高解像度画像をキャプチャします。これは、接眼レンズを通してぼやけた携帯電話の写真から得られるよりもはるかに詳細です。これにどのスキャナを使用すればよいか迷っている場合は、顕微鏡スライドスキャナは、この種の日常的な大量のサンプル作業用に正確に構築されており、派手なアドオンは必要ありません。
ちょっと待ってください。しかし、より不透明なサンプルや、もう少しコントラストが必要なサンプルはどうでしょうか?たとえば、ヘマトキシリン・エオシン (H&E) で染色した魚の組織切片やサンゴのポリープのサンプルのように、細胞の核を青に、細胞質をピンクに変える非常に一般的な染色です。サンゴの病気を研究している海洋生物学者は、組織の損傷をチェックするために H&E をよく使用しますが、明視野はそれを完璧に検出します。スミソニアン博物館の MarineGEO プログラムに参加しているクライアントがいました。彼らは、古いラボスコープではサンゴ組織の病変の一貫した共有可能な画像を撮影できなかったため、スライド サンプルを病理学研究室に送っていました。今、彼らは私たちのものを使っていますデジタルパソロジースライドスキャナー GScan-1これは病理スライド用に設計されていますが、寄生虫モニタリング用に処理するホルマリン固定されたサンゴ組織や魚のエラのスライドでも同様に機能します。一番いいところは？ワンクリックでスキャン全体をオーストラリアまたはメキシコの協力者と共有できるため、壊れやすいスライドを郵送して紛失する必要はもうありません。これは、チームが世界中に分散している共同海洋研究にとって大きな利点です。
「でも、蛍光はどうするの? 堆積物サンプルや抗体で染色された動物プランクトンの腸に含まれる蛍光標識された細菌を見る必要があるのです!」と考えている方もいると思います。公平な点。明視野だけが唯一のツールではありませんが、蛍光用に別のスキャナーを購入する必要があるというわけではありません。待ってください。研究グレードの蛍光スライド スキャナーそれが必要な場合は、ここにトリックがあります。多くの海洋研究者は、実際にはフルタイムの蛍光を必要としません。たとえば、海洋無脊椎動物のマイクロプラスチックを研究している場合、単純なナイルレッド染色を使用してプラスチックを光らせることができますが、カイアシ類の腸内に透明なマイクロビーズが何個あるかを数えるだけの場合は、明視野がうまく機能します。プラスチックはカイアシ類の透明な組織に対して不透明で奇妙な形の塊として現れるため、染色は必要ありません。明視野は、古海洋学研究の大きな部分を占める海洋堆積物のコアの年代測定に使用される有孔虫、つまり小さな殻を持つ原生生物にも有効です。明るい光は炭酸カルシウムやシリカの殻の小さな表面テクスチャを捉え、研究者が通常のスコープでほぼ同一の種を区別するのに役立ちます。
これを過大評価したくないので、制限について真剣に考えましょう。ブライトフィールドですべてができるわけではありません。特定の蛍光染色を必要とするピコ核生物 (2 ミクロン未満) のような超小型の海洋微生物を扱う場合は、マルチチャンネル蛍光スキャナーが最適です。マルチチャンネル蛍光スライドスキャナーまさにそのユースケース向けです。そして、生きた海洋胚をリアルタイムで画像化するようなことをしている場合、従来の明視野静的スライドスキャナーは機能しません（しかし、これらのスキャナーの目的はそこではありません。これらのスキャナーは、海洋研究所が長期的に処理するものの 90% を占める、固定されたアーカイブされたサンプル用です）。もう 1 つの制限: スライドに載せられた小さな甲殻類全体など、非常に厚いサンプルの場合は別のツールが必要になる場合がありますが、ほとんどの海洋スライドは十分に薄い (10 ～ 20 ミクロン) ため、明視野は問題なく機能します。
明視野スキャナーが特に海洋生物学に非常に適している理由は次のとおりです。明視野スキャナーは、特殊な実験装置よりもはるかに安価で使いやすいため、多額の予算がない沿岸の小規模な研究室や大学院生のプロジェクトにとっては大きなメリットとなります。コミュニティカレッジの海洋プログラムの大学院生が、当社の基本的な明視野スキャナーを使用して地元の河口からのサンプルを処理し、論文用の植物プランクトンのデータベースを構築し、さらには自分の研究を全国会議で発表するのを見てきました。これは、手作業で細胞を数えていた場合には不可能でした。このソフトウェアは直感的に操作できるため、操作するのにコンピューター サイエンスの博士号は必要ありません。スライドをロードし、スキャンを押して画像を取得するだけです。スライドの位置がずれたり、写真がぼやけたり、シャーピーで間違ったラベルを付けたためにどのスライドがどれであるかを見失うことはもうありません。
言及していないもう 1 つの使用例は、アーカイブされたスライド コレクションです。海洋研究は何十年も前から行われており、多くの研究室には過去の遠征からのサンプルが詰まった何百もの埃っぽいスライドボックスがあります。明視野スキャナーは、これらのアーカイブをデジタル化するのに最適です。これにより、研究者は、過去 50 年間に海水温の上昇に伴って植物プランクトン群集がどのように変化したかを確認するなど、過去のサンプルを遡って現在のサンプルと比較することができます。私たちのデジタルパソロジースキャナーには、収集場所、日付、水温などのメタデータをスライドにタグ付けできるアーカイブ固有のソフトウェアがあり、数千枚のスライドを数秒で検索できます。これは、気候変動が海洋に与える影響を理解する根幹である長期的な生態学的研究にとって大きな変革となる。
海洋生物学者が犯す最大の間違いは、明視野スキャナーを「医療用」として軽視することだと思います。しかし、生物学は生物学です。人間の細胞を見ている場合でも、珪藻の細胞を見ている場合でも、生物を識別して数えるためには鮮明で一貫した画像が必要です。ブライトフィールドは単なるツールであり、あまり語られていない多くの海洋研究用途で驚くほどうまく機能します。あなたが研究室のマネージャー、大学院生、または主任研究者で、手動のスライド処理、ぼやけた画像、そして簡単に共同作業する方法がないことに行き詰まっていると感じている場合は、明視野スキャナーをテストする価値があります。作業がどれほどスピードアップし、データが改善されるかに驚かれるかもしれません。
当社の明視野スキャナーが海洋研究のワークフローにどのように適合するかについて詳しく知りたい場合、または処理するサンプルにどのモデルが最適であるかについて知りたい場合は、お気軽にご相談ください。当社は、小規模な沿岸フィールドステーションから大規模な大学の海洋生物学部まであらゆるものと協力しており、お客様の予算と研究ニーズに合ったソリューションを見つけるお手伝いをいたします。プレッシャーはありません。本物の海洋科学に対する本当のアドバイスだけです。
参考文献
- 海洋病理学協会。 （2021年）。海洋生物の組織学的分析のための標準的方法。海洋生物学紀要、45(2)、112-127。
- バートン、A.、他。 （2020年）。明視野デジタル スライド スキャナーを使用したハイスループットの植物プランクトン計数。プランクトン研究ジャーナル、42(5)、678-685。
- 米国海洋大気局 (NOAA)。 （2022年）。藻類ブルームのモニタリング: サンプルの処理とアーカイブのベスト プラクティス。 NOAA 漁業技術覚書、NMFS-OPR-56。
- Liu、Y.ら。 （2019年）。気候変動研究のための歴史的な海洋スライド コレクションのデジタル化。古海洋学と古気候学、34(10)、1456-1468。
