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拡張

iXon SRRF-Stream

SRRF-Streamは、Andor iXon EMCCDカメラ専用の新しいリアルタイム超解像イメージング機能です。

新機能SRRF-Stream超解像の特徴

Intelligent and multi-modal spectroscopy platform for Physical and Life science

  • リアルタイム: ワークフローの効率化。後処理不要。「Live Mode」で可視化。
  • 低い励起強度 (mW-W/cm2) : 生細胞の観察可能時間を延長して細胞生理学研究を後押し。
  • 既存の蛍光物質が使用可能(GFPなど): ラベリングを単純化、フォトスイッチング不要
  • 生細胞ダイナミクス: 1-2秒ごとのフルFOV超高解像度撮影が可能で、撮影範囲を狭くする事で10 fps以上の速度にも対応。
  • 高いコストパフォーマンス: 従来型の蛍光顕微鏡を超解像顕微鏡にアップグレードさせることが可能。
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iXon SRRF-Stream の比較

ミトコンドリア

広視野蛍光顕微鏡を用いて、SRRF-Stream搭載のiXon Life 888 EMCCDカメラで撮影した蛍光ラベル済みBPAE細胞の画像を比較したものです。x63接眼レンズとカメラズーム2xを使用し、560 nmの波長を照射しました。超解像度イメージング用に記録した100枚の原画像を入力データとし、最終的に0.5Hzのレートで超解像度画像を得ました。SRRF-Streamを使用しない場合の比較は、100枚の通常の広視野画像データの平均像です。実際の画像データは細胞のより広い領域を撮影していますが、部分的なラインプロファイル比較を分かりやすく表示するため、ここでは単一細胞の箇所のみを示しています。分解能が向上している事が一目瞭然です。

Mitotic Division

This image comparison of a fluorescently labelled U2OS cell line* was recorded with an Andor Dragonfly confocal spinning disk fluorescence microscope and a SRRF-Stream enabled iXon Life 888 EMCCD camera. A x63 objective was used, with further 2x magnification and 488nm illumination. An unprecedented improvement in resolving power can observed in the level of detail in the mitotic spindle. This is further evidenced in the comparative line intensity profile drawn through this region.

*U2OS cell line was fixed, stained with anti-alpha-tubulin primary antibody (green, AF488) and phalloidin (red, rhodamine) to visualize F-actin, DAPI staining to visualize nuclei. Samples prepared by Klebanovych A., Laboratory of Biology of Cytoskeleton, IMG of the AS CR, v.v.i.

SRRF vs SIM 

HCV infected cells stained with anti-NS5A. Here we are comparing Widefield (WF), Structured Illumination Microscopy (SIM) and SRRF images (SRRF of the widefield image). The images are of the same field of cells, recorded on the same microscope, using identical objective and optical path. The only difference being that SIM was recorded using an sCMOS detector with 6.5 m pixels whereas the Widefield and resultant SRRF was recorded using an iXon EMCCD detector with 16 m pixels. The superior resolving power of SRRF is evident, indicative that SRRF is achieving a greater than 2-fold improvement over the classical diffraction limit. SIM is theoretically limited to a 2-fold reduction of the classical diffraction limit. Sample courtesy of the Grove lab at UCL.

Mitotic Division 2

 

Mammalian cell undergoing mitoses. Blue represents DNA staining, Green microtubules and Red kinetochores. Left image shows a widefield z-stack and right image the equivalent acquired with SRRF-Stream. Sample courtesy of Phil Auckland at Warwick University, imaging by the Henriques laboratory at University College London (UCL).

BCS-40 Membrane

 

200s time-lapse of a live BSC-40 cell labelled with cell mask and imaged with 635nm LED illumination. The first 100 frames correspond to widefield imaging with a 1 second exposure; the second 100 frames correspond to SRRF-Stream imaging where each frame is produced from SRRF-Stream processing of 50 images (20ms exposure time). Sample preparation by David Albrecht (Ricardo Henriques and Jason Mercer labs at UCL).

Clathrin Pits

Comparative images of Clathrin coated pits of live HeLa cells, labelled with mCherry, recorded on a widefield microscope at 2 FPS. 100 raw ‘input’ images were recorded for every resultant super-resolution image, resulting in a super-resolution image rate of 2 FPS. A line intensity profile is shown through a small region of the SRRF-Stream image, indicating resolution of structures that are 150nm apart. Sample preparation by Caron Jacobs (Ricardo Henriques and Mark Marsh labs at UCL).

Yeast

 

Comparative 3D projection montages of fission yeast lifeAct expressing strain. Recorded with standard widefield versus SRRF-Stream widefield, using identical exposure times. Strain courtesy of Mohan Balasubramanian’s laboratory (U. Warwick) Sample courtesy of Gautam Dey (Buzz Baum laboratory at UCL).

Blood

Comparative standard widefield and widefield SRRF-Stream images of blood platelets, red membrane, green internal granules. Sample courtesy of Cutler laboratory at UCL.

Tubulin

 

A still widefield image of a live HeLa cell expressing tubulin-GFP followed by a SRRF-Stream time-lapse of the same region at 1fps (SRRF-Stream analysis of 50 frames at 20ms exposure). Sample preparation by David Albrecht (Ricardo Henriques and Jason Mercer labs at UCL).

iXon SRRF-Stream アプリケーション

SRRF-Streamは、通常のサンプル調整方法で、既存の顕微鏡システムを利用して、低強度の励起光照射で回折限界を超える分解能画像をリアルタイムで取得する事が可能な手法です。SRRF-Streamを使えば、かつてない時空間解像度で、しかも低光毒性という細胞に優しい環境で、従来困難とされた細胞の構造や挙動の観察を行うことができます。


SRRF-Streamの観察対象

  • サブオルガネラレベルでのタンパク質構造の解明
  • 細胞内の1分子トラッキング
  • 細胞生理学の基礎となる個々の分子機構に対する洞察
  • 細胞機能モデルのアップデート

SRRF-Streamのアプリケーション

  • 個々のSNAREタンパク質機能を含めた膜融合メカニズム
  • シナプス小胞およびその内部のダイナミクス
  • 学習とそれに伴うシナプス可塑性による樹状突起棘の再形成
  • シグナル伝達プロセス、および細胞間コミュニケーションと分化
 

iXon SRRF-Stream によるワークフローへの効果

ロンドンユニバーシティカレッジ(UCL)のDr. Ricard Henriquesの研究室が最近開発したSRRF技術は注目に値するものでした。Andorは、同博士との綿密な連携の下で作業を重ねた結果、このSRRF技術を強化してiXon EMCCDカメラでの使用に最適なものとすることに成功しました。Andorは、先進的なGPU処理最適化技術の専門集団でもあります。今回の事例では、SRRFアルゴリズムを使って、既存のImageJベースSRRF処理ソフトウェア(NanoJ-SRRF)の最大30倍の処理速度を実現しました。この大幅な速度向上によって、データ取得とSRRF処理を同時に実行させることが可能となり、ワークフローが著しく改善されます。

SRRF-StreamとNanoJ-SRRFの処理速度の比較

  • 入力画像ピクセル数:1024×1024
  • SRRF画像出力に対する入力画像数: 100
  • 出力SRRF画像ピクセル数: 4096×4096
  • Nvidia GTX 1080 GPUカードを使用
Andor SRFF Stream Chart

このグラフは、100枚の元画像(1024×1024ピクセル)から4096×4096ピクセルのSRRF超解像画像を出力する処理速度を比較したものです。同じNvidia GTX GPUカード上で処理を実行させてSRRF-StreamとNanoJ-SRRFを比較しました。SRRF-Streamの処理速度がNanoJ-SRRFに比べて速いのはデータ取得とデータ処理を並列して実行できるためであり、それが結果としてワークフローの改善につながります。

カメラによるデータ取得に比べて処理が極めて速いため、SRRF-Streamを搭載したカメラは、広視野超解像イメージングのみならずリアルタイム超解像イメージングも可能にしました。

当社の研究室ではSRRF-Streamを徹底的に試験しました。ワークフロー改善効果に加えてさらに印象的であったのは、生細胞を超高解像度により広視野で捕捉する能力です。SRRFアルゴリズムをiXonの優れた性能とシームレスに結合させたことにより、世界最速の蛍光顕微鏡用超解像カメラの実用化に成功しました。

Dr Ricardo Henriques
Londonユニバーシティカレッジ 定量的イメージング・ナノ生物物理学グループ

iXon SRRF-Stream へのアクセシビリティ

SRRF-Streamへのアクセス方法

  • SRRF-Streamに対応したiXon LifeまたはiXon Ultra EMCCD
  • SRRF-Streamライセンスおよびインストーラー
  • CUDA対応NVidia GPU カード*
  • MicroManager(64-bit) フトウェアまたは Andor SDK2 (64-bit)
  • オプションPCワークステーション - SRRF-Stream対応のMicroManager(お手持ちのiXonカメラの製造番号とリンク)またはSRRF-Stream付きのAndor SKD2に加えて、試験済みの推奨GPUカードをインストール済みであること。

* The Nvidia GPU カードは、Compute Capability v3.0以上でかつ4GB以上のGPU RAMを内蔵する必要があります。AndorによるSRRF-Stream使用環境下でのテストでは、中級クラスのGPUカード(GTX 1070)でもiXonによるデータ取得を上回る速度でデータ解析を行うことができ、十分な性能を示すことを確認しています。

Can I upgrade my iXon camera to SRRF-Stream?

Provided you currently own an iXon Ultra 888, iXon Ultra 897, iXon Life 888 or iXon Life 897 model, Andor can upgrade your camera to unlock SRRF-Stream super-resolution microscopy capability.

  • Provide your serial number in the upgrade request form
  • Sales engineer will advise on PC and GPU requirements
  • Place an order
  • Receive SRRF-Stream upgrade package (installer and license) specific to your iXon serial number.

PLEASE NOTE: If upgrading an iXon 888 model, you also need to request the SRRF-Stream Camera Optimization process.

MicroManager Integration

In order to make SRRF-Stream widely accessible, it has been fully integrated into MicroManager(64-bit) open source microscopy software platform.

  • Outputs real time super-resolution images in Live Mode
  • Multi-dimensional - Integrated with Multi-channel, Z-stack and Time-series acquisitions
  • SRRF-Stream parameters readily adjustable alongside other camera parameters through ‘Device Property Browser
 

その他の資料

Andorラーニングセンターでは、お客様のイメージングニーズにお応えする当社の多彩な製品へのご理解を深めていただくため、さまざまな教育ビデオ、技術情報、ウェビナーを取り揃えています。また、学習の手始めとなる参考用として、最近アップロードされた記事の中からいくつかのリンク先を以下に紹介します。