(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして蛍光物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断する際に、該切断する毎に各切断面に前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料のマーカーたる前記蛍光物質を励起するための特異的な波長の電磁波を照射して、前記特異的な波長の電磁波を照射された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像し、
該撮像した前記断面画像のそれぞれを順次記録し、
該記録した前記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる前記蛍光物質の発光により前記観察対象となる特定の遺伝子の発現を検出可能で、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する
ことを特徴とする生体内発現遺伝子の３次元局在の観察方法。
【請求項２】
観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして発光する物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断する際に、該切断する毎に各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像し、
該撮像した前記断面画像のそれぞれを順次記録し、
該記録した前記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる前記発光する物質の発光により前記観察対象となる特定の遺伝子の発現を検出可能で、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する
ことを特徴とする生体内発現遺伝子の３次元局在の観察方法。
【請求項３】
観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして蛍光物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断する際に、該切断する毎に各切断面に白色光を照射して、前記白色光を照射された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記各切断面の画像たる白色光観察断面画像をそれぞれ撮像し、かつ、前記各切断面に前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料のマーカーたる前記蛍光物質を励起するための特異的な波長の電磁波を照射して、前記特異的な波長の電磁波を照射された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記各切断面の画像たる蛍光観察断面画像をそれぞれ撮像し、
該撮像した前記白色光観察断面画像のそれぞれと前記蛍光観察断面画像のそれぞれとを順次記録し、
該記録した前記白色光観察断面画像を元に第１の立体画像の構築を行うとともに、該記録した前記蛍光観察断面画像を元に第２の立体画像の構築を行い、前記第１の立体画像により前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体の構造を検出可能で、前記第２の立体画像によりマーカーたる前記蛍光物質の発光により前記観察対象となる特定の遺伝子の発現部位を検出可能で、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する
ことを特徴とする生体内発現遺伝子の３次元局在の観察方法。
【請求項４】
観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして蛍光物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料と、
前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断し、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の切断面を作成する断面作成装置と、
前記断面作成装置により連続して作成された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の各切断面に対して、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料のマーカーたる前記蛍光物質を励起するための特異的な波長の電磁波を照射する光源と、
前記光源により前記特異的な波長の電磁波を照射された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像する断面画像観察部と、
前記断面画像観察部によりそれぞれ撮像された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記断面画像を順次記録する画像記録装置と、
前記断面作成装置ならびに前記画像記録装置の動作を制御するための制御信号を出力する制御装置と、
前記画像記録装置に記録した前記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる前記蛍光物質の発光により前記観察対象となる特定の遺伝子の発現を検出可能で、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する画像処理装置と
を有することを特徴とする生体内発現遺伝子の３次元局在の観察装置。
【請求項５】
観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして発光する物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料と、
前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断し、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の切断面を作成する断面作成装置と、
前記断面作成装置により連続して作成された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像する断面画像観察部と、
前記断面画像観察部によりそれぞれ撮像された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記断面画像を順次記録する画像記録装置と、
前記断面作成装置ならびに前記画像記録装置の動作を制御するための制御信号を出力する制御装置と、
前記画像記録装置に記録した前記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる前記発光する物質の発光により前記観察対象となる特定の遺伝子の発現が検出可能で、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する画像処理装置と
を有することを特徴とする生体内発現遺伝子の３次元局在の観察装置。
【請求項６】
観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして蛍光物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料と、
前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断し、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の切断面を作成する断面作成装置と、
前記断面作成装置により連続して作成された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の各切断面に対して、白色光と前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料のマーカーたる前記蛍光物質を励起するための特異的な波長の電磁波とをそれぞれ照射する光源と、
前記光源により白色光を照射された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記各切断面の画像たる白色光観察断面画像をそれぞれ撮像するとともに、前記光源により前記特異的な波長の電磁波を照射された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記各切断面の画像たる蛍光観察断面画像をそれぞれ撮像する断面画像観察部と、
前記断面画像観察部によりそれぞれ撮像された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記白色光観察断面画像と前記蛍光観察断面画像とを順次記録する画像記録装置と、
前記断面作成装置、前記光源、前記断面画像観察部ならびに前記画像記録装置の動作を制御するための制御信号を出力する制御装置と、
前記画像記録装置に記録した前記白色光観察断面画像を元に第１の立体画像の構築を行うとともに、前記画像記録装置に記録した前記蛍光観察断面画像を元に第２の立体画像の構築を行い、前記第１の立体画像により前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体の構造を検出可能で、前記第２の立体画像によりマーカーたる前記蛍光物質の発光により前記観察対象となる特定の遺伝子の発現部位を検出可能で、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する画像処理装置と
を有することを特徴とする生体内発現遺伝子の３次元局在の観察装置。
【請求項７】
観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして色素を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断する際に、該切断する毎に各切断面に白色光を照射して、前記白色光を照射された前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の前記各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像し、
該撮像した前記断面画像のそれぞれを順次記録し、
該記録した前記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる前記色素により前記観察対象となる特定の遺伝子の発現を検出可能で、前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な前記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する
ことを特徴とする生体内発現遺伝子の３次元局在の観察方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体内発現遺伝子の３次元局在の観察方法およびその装置に関し、さらに詳細には、動物や植物などの生体内において各種遺伝子の発現状況を観察する際に用いて好適な生体内発現遺伝子の３次元局在の観察方法およびその装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来、生体内部で発現した遺伝子、即ち、生体内発現遺伝子の局在を観察するにあたっては、試料となる生体（本明細書においては、「試料となる生体」を「生体試料」と適宜に称することとする。）を切片化し、切片化した生体試料を観察することにより、生体試料内における発現遺伝子の２次元配置を観察するという手法がとられていた。
【０００３】
また、上記したような観察手法を行う際に、観察対象となる遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカー（標識）を組み込み、このマーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え生体試料を観察するようにして、生体試料内部における特定の遺伝子の発現部位を分別することが可能になってきている。
【０００４】
なお、マーカーとしては、蛍光物質、発光物質あるいは色素などを用いることができ、具体的には、ＧＦＰ、ＥＧＦＰ、ＹＦＰ、ＲＦＰ、ルシフェリン、メラニン色素などがある。
【０００５】
これらの観察には、比較的大きなマクロ観察では実体顕微鏡が用いられているが、生体試料全体を透かしてみることから観察可能な範囲が限定されているとともに、微小な部位の観察が困難であり分解能が悪いという問題点があった。
【０００６】
このため、従来の観察手法によってでは、生体一個体全体における生体内発現遺伝子の局在を観察することが極めて困難であるという問題点があった。
【０００７】
また、切片化して発現遺伝子を観察する方法として、「ｉｎ−ｓｉｔｕ  Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ」が有るが、この方法では、蛍光物質や色素などのマーカーを生体試料内部に浸透させる必要があり、生体試料内部を均一に染色することは困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、動物や植物などの生体一個体全体における生体内発現遺伝子の局在を観察することを可能にした生体内発現遺伝子の３次元局在の観察方法およびその装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による生体内発現遺伝子の３次元局在の観察方法あるいはその装置においては、特定の遺伝子の発現時に検出が可能となるマーカーを有する遺伝子組み換え生体試料を連続して切断し、当該切断毎にその切断面の画像たる断面画像を観察することを繰り返して、生体試料内部の３次元構造を再構築することにより生体試料体内での発現遺伝子の３次元局在を観察するようにしたものである。
【００１０】
即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして蛍光物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断する際に、該切断する毎に各切断面に上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料のマーカーたる上記蛍光物質を励起するための特異的な波長の電磁波を照射して、上記特異的な波長の電磁波を照射された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像し、該撮像した上記断面画像のそれぞれを順次記録し、該記録した上記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる上記蛍光物質の発光により上記観察対象となる特定の遺伝子の発現を検出可能で、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成するようにしたものである。
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして発光する物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断する際に、該切断する毎に各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像し、該撮像した上記断面画像のそれぞれを順次記録し、該記録した上記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる上記発光する物質の発光により上記観察対象となる特定の遺伝子の発現を検出可能で、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成するようにしたものである。
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして蛍光物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断する際に、該切断する毎に各切断面に白色光を照射して、上記白色光を照射された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記各切断面の画像たる白色光観察断面画像をそれぞれ撮像し、かつ、上記各切断面に上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料のマーカーたる上記蛍光物質を励起するための特異的な波長の電磁波を照射して、上記特異的な波長の電磁波を照射された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記各切断面の画像たる蛍光観察断面画像をそれぞれ撮像し、該撮像した上記白色光観察断面画像のそれぞれと上記蛍光観察断面画像のそれぞれとを順次記録し、該記録した上記白色光観察断面画像を元に第１の立体画像の構築を行うとともに、該記録した上記蛍光観察断面画像を元に第２の立体画像の構築を行い、上記第１の立体画像により上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体の構造を検出可能で、上記第２の立体画像によりマーカーたる上記蛍光物質の発光により上記観察対象となる特定の遺伝子の発現部位を検出可能で、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成するようにしたものである。
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして蛍光物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料と、 上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断し、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の切断面を作成する断面作成装置と、上記断面作成装置により連続して作成された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の各切断面に対して、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料のマーカーたる上記蛍光物質を励起するための特異的な波長の電磁波を照射する光源と、上記光源により上記特異的な波長の電磁波を照射された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像する断面画像観察部と、上記断面画像観察部によりそれぞれ撮像された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記断面画像を順次記録する画像記録装置と、上記断面作成装置ならびに上記画像記録装置の動作を制御するための制御信号を出力する制御装置と、上記画像記録装置に記録した上記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる上記蛍光物質の発光により上記観察対象となる特定の遺伝子の発現を検出可能で、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する画像処理装置とを有するようにしたものである。
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして発光する物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料と、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断し、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の切断面を作成する断面作成装置と、上記断面作成装置により連続して作成された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像する断面画像観察部と、上記断面画像観察部によりそれぞれ撮像された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記断面画像を順次記録する画像記録装置と、上記断面作成装置ならびに上記画像記録装置の動作を制御するための制御信号を出力する制御装置と、上記画像記録装置に記録した上記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる上記発光する物質の発光により上記観察対象となる特定の遺伝子の発現が検出可能で、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する画像処理装置とを有するようにしたものである。
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして蛍光物質を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料と、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断し、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の切断面を作成する断面作成装置と、上記断面作成装置により連続して作成された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の各切断面に対して、白色光と上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料のマーカーたる上記蛍光物質を励起するための特異的な波長の電磁波とをそれぞれ照射する光源と、上記光源により白色光を照射された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記各切断面の画像たる白色光観察断面画像をそれぞれ撮像するとともに、上記光源により上記特異的な波長の電磁波を照射された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記各切断面の画像たる蛍光観察断面画像をそれぞれ撮像する断面画像観察部と、上記断面画像観察部によりそれぞれ撮像された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記白色光観察断面画像と上記蛍光観察断面画像とを順次記録する画像記録装置と、上記断面作成装置、上記光源、上記断面画像観察部ならびに上記画像記録装置の動作を制御するための制御信号を出力する制御装置と、上記画像記録装置に記録した上記白色光観察断面画像を元に第１の立体画像の構築を行うとともに、上記画像記録装置に記録した上記蛍光観察断面画像を元に第２の立体画像の構築を行い、上記第１の立体画像により上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体の構造を検出可能で、上記第２の立体画像によりマーカーたる上記蛍光物質の発光により上記観察対象となる特定の遺伝子の発現部位を検出可能で、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成する画像処理装置とを有するようにしたものである。
【００１１】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、観察対象となる特定の遺伝子に対して発現時に検出が可能となるマーカーとして色素を予め組み込み、該マーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなるマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体をミクロン精度で連続して切断する際に、該切断する毎に各切断面に白色光を照射して、上記白色光を照射された上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の上記各切断面の画像たる断面画像をそれぞれ撮像し、該撮像した上記断面画像のそれぞれを順次記録し、該記録した上記断面画像を元に立体画像の構築を行い、マーカーたる上記色素により上記観察対象となる特定の遺伝子の発現を検出可能で、上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の生体一個体全体における生体内発現遺伝子の３次元局在を観察可能な３次元的な上記マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の画像を生成するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明による生体内発現遺伝子の３次元局在の観察方法およびその装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００１３】
図１には、本発明による生体内発現遺伝子の３次元局在の観察装置の実施の形態の一例を示す概念構成説明図が示されている。
【００１４】
この本発明による生体内発現遺伝子の３次元局在の観察装置（以下、「本装置」と適宜に称する。）は、観察対象の試料たる生体試料として、特定の遺伝子の発現時に検出が可能となるマーカーを組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体を用いる。
【００１５】
ここで、上記した特定の遺伝子の発現時に検出が可能となるマーカーを有する遺伝子組み換え体を作出するにあたっては、例えば、卵細胞に組み換えＤＮＡをインジェクションする手法を用いてもよいし、また、集合キメラにより組み換え遺伝子体を作出する手法を用いてもよい。
【００１６】
即ち、本発明において生体試料として用いられる遺伝子組み換え体は、どのような手法により作出されたものでもよく、本発明はその作出の手法に制限されるものではない。
【００１７】
また、マーカーとしては、従来より公知の蛍光物質、発光物質あるいは色素などを用いることができ、具体的には、ＧＦＰ、ＥＧＦＰ、ＹＦＰ、ＲＦＰ、ルシフェリン、メラニン色素などを用いればよい。しかしながら、マーカーについても、上記したものに限定されるものではなく、特定の遺伝子の発現時に検出が可能となるものであるならば、上記以外の物質を適宜に用いることができる。
【００１８】
なお、マーカーの検出にあたっては、例えば、電磁波を用いるようにすればよい。具体的には、電磁波として白色光を用いる場合には、幅広い波長の光を当てて反射してきた特定の波長を検出するものであるため、マーカーとして色素を用いる場合には白色光での観察が可能となる。即ち、マーカーとして色素を用いる場合には、非特異的な波長の電磁波を照射して、特異的な波長の電磁波を受けて検出する。
【００１９】
また、マーカーとして発光する物質を用いる場合には、電磁波を照射する必要はなく、特異的な波長の電磁波を受けて検出する。
【００２０】
さらに、マーカーとして蛍光色素を用いる場合には、特異的な波長の電磁波を照射して、特異的な波長の電磁波を受けて検出する。
【００２１】
図１に示す本装置は、マーカーとして生体内で発現したときに所定の波長の光を照射すると励起されることにより発光したり発色したりして他の遺伝子と異なる振る舞いをする蛍光物質を組み込んだ遺伝子を有する遺伝子組み換え体よりなる生体試料（以下、「マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料」と適宜に称する。）をナイフにより切断して、当該マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の断面を作成する切断手段としての断面作成装置（スライサ）１０と、断面作成装置１０により作成されたマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の断面に対して、当該マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料のマーカーを励起するための所定の波長の光を照射する光源１２と、断面作成装置１０に作成されるとともに光源１２によって所定の波長の光を照射されたマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の断面の画像を撮像するＣＣＤカメラ１４などにより構成される撮像手段としての断面画像観察部と、断面画像観察部により撮像されたマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の断面の画像を記憶する画像記録装置１６と、断面作成装置１０ならびに画像記録装置１６の動作を制御するための制御信号を出力するパーソナルコンピュータなどにより構成される制御装置１８と、画像記録装置１６に記録されたマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の断面の画像に対する画像処理を行って任意の断面や立体画像（３次元画像）などの処理画像を生成する画像処理手段としての画像処理装置（グラフィックワークステーション）２０と、画像記録装置１６に記録されたマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の断面の画像や画像処理装置２０により処理された任意の断面や立体像（３次元像）などの処理画像を表示するモニタ２２とを有し、観察者２４はモニタ２２を監視することにより、マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料におけるマーカー組み込み遺伝子の発現状態を観察する。
【００２２】
なお、マーカーとして、発光物質などを用いる場合には、本装置に光源１２を設ける必要はない。
【００２３】
ここで、断面作成装置１０、断面画像観察部、画像記録装置１６、制御装置１８、画像処理装置２０ならびにモニタ２２としては、例えば、本願発明者らにより提案された特公平７−１０９３８４号「試料面切り出し装置を具備する自動検査装置」、特開平１０−２６５８６号「試料観察方法およびその装置」などにおいて示すような装置を用いることができる。
【００２４】
上記した各公報に開示された装置は、観察対象の試料を切断して、その切断面の断面画像を観察することを繰り返して試料内部の３次元構造を再構築する装置である。
【００２５】
以上の構成において、上記した本装置の動作の一例について説明するが、マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料としては、上記したように各種の方法で作出されたマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料を用いることができる。
【００２６】
また、マーカーを励起する光源１２としては、例えば、ハロゲン光源やキセノン水銀光源などを、適宜にフィルターなどを組み合わせて用いることができる。即ち、この光源１２から照射される光としては、白色光や蛍光などを適宜に設定すればよい。
【００２７】
即ち、光源１２としてハロゲン光源と光学フィルターを用いたキセノン水銀光源とを用いるようにすると、ハロゲン光源による白色光観察とキセノン水銀光源および光学フィルターによるＶ・Ｂ・Ｇ励起の蛍光観察との同時観察が可能となる。
【００２８】
ここで、断面作成装置１０は、例えば、「１５ｍｍ×１２ｍｍ×１２０ｍｍ〜１８０ｍｍ×１５０ｍｍ×２００ｍｍ」の大きさのマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料を、最小１０μｍの厚さで切断することができる。
【００２９】
断面画像観察部は、断面作成装置１０がマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料を切断する毎に、その切断面に光源１２から照射された光を照射することにより観察する。この断面画像観察部は、例えば、マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料の切断面はハロゲン光源による白色光観察と、キセノン水銀光源および光学フィルターによるＶ・Ｂ・Ｇ励起の蛍光観察との同時観察が可能であるように構成することができる。
【００３０】
画像記録装置１６においては、観察した切断面の断面画像を記録する際に、同一の切断面に関して、白色光における観察を示す断面画像をはじめに記録し、次ぎに蛍光における観察を示す断面画像を記録するように、画像処理装置２０により制御した。
【００３１】
画像処理装置２０は、画像記録装置１６に記録した断面画像を画像処理することにより、白色光の観察時における任意の断面の画像や立体画像あるいは蛍光の観察時における任意の断面の画像や立体画像を示すデータをモニタ２２に出力し、モニタ２２は出力されたデータに基づいて画像を映し出す。
【００３２】
次ぎに、上記した本装置によって行った実験結果について説明すると、マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料として、アクチンプロモータにＥＧＦＰを連結して遺伝子組み換えを行ったグリーンマウス（ＧｒｅｅｎＭｉｃｅ（Ｃ５７ＢＬ／６ＴｇＮ（ａｃｔ−ＥＧＦＰ）ＯｓｂＣ１４−Ｙ０１−ＦＭ１３１）（参考文献３  Ｉｋａｗａ  ｅｔ  ａｌ．ＦＥＢＳ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ４３０（１９９８）８３−８７  「‘Ｇｒｅｅｎ  ｍｉｃｅ’ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｕｓａｇｅ  ｉｎ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｒｅｓｅａｒｃｈ」））を用いた。
【００３３】
ここで、マーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料は、ＰＦＡ固定・ＰＢＳ洗浄の後に凍結包埋した。包埋したマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料は、「−４５℃」の環境下において、断面作成装置１０により切断された。なお、断面作成装置１０は、切断に用いるナイフの回転数９０ｒｐｍとし、切削の厚さ３０μｍとした。
【００３４】
また、光源１２による観察光源としては白色光と蛍光とを用いて観察し、切削断面数１７３６枚であり、切断画像の撮影時間はおよそ３０分であった。
【００３５】
図２乃至図４に、白色光で観察した連続断面画像の中から抽出した３枚の画像を示す。図２は腹部の画像であり、図３は胸部の画像であり、図４は頭部の画像である。
【００３６】
また、図２乃至図４に示す画像と同一断面を蛍光で観察した結果を、図５乃至図７に示す。図５は図２に対応する腹部の画像であり、図６は図３に対応する胸部の画像であり、図７は図４に対応する頭部の画像である。
【００３７】
図５乃至図７において、色の薄い部位がＧＦＰが発現している部分である（なお、図５乃至図７においては、ＧＦＰが発現している部分は、実際には緑色に発色している）。
【００３８】
画像処理装置２０において、画像記録装置１６に記録された断面画像を元にレイキャスティングにより立体画像の構築を行った。図８に白色光で撮影した画像を元に脊椎に沿って切断した立体画像を示す。また、図９に同一条件で蛍光観察した画像を元に構築した図８に対応する立体画像を示す。
【００３９】
図８に示す白色光の画像においては、内臓と体の全体の様子が分かる。また、図９に示す蛍光の画像により、ＧＦＰが軟骨と皮膚表面などの部位で強く発現していることが分かる。
【００４０】
この実験において用いたマーカー組み込み遺伝子組み換え生体試料は、アクチンの発現によりＧＦＰが蛍光を発することから、これらの部位でアクチンの発現が活発であると推察できる。
【００４１】
即ち、本装置によれば、生体試料一個体内の発現遺伝子の３次元局在をミクロンの精度で高速に観察することが可能となった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、動物や植物などの生体一個体全体における生体内発現遺伝子の局在を観察することができるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による生体内発現遺伝子の３次元局在の観察装置の実施の形態の一例を示す概念構成説明図である。
【図２】白色光で観察した連続断面画像の中から抽出した腹部の画像である。
【図３】白色光で観察した連続断面画像の中から抽出した胸部の画像である。
【図４】白色光で観察した連続断面画像の中から抽出した頭部の画像である。
【図５】蛍光で観察した連続断面画像の中から抽出した図２に示す画像と同一断面の腹部の画像である。
【図６】蛍光で観察した連続断面画像の中から抽出した図３に示す画像と同一断面の胸部の画像である。
【図７】蛍光で観察した連続断面画像の中から抽出した図４に示す画像と同一断面の頭部の画像である。
【図８】白色光で撮影した画像を元に脊椎に沿って切断した状態を再構築した立体画像である。
【図９】図８に示す条件と同一条件で蛍光観察した画像を元に脊椎に沿って切断した状態を再構築した立体画像である。
【符号の説明】
１０        断面作成装置（スライサ）
１２        光源
１４        ＣＣＤカメラ
１６        画像記録装置
１８        制御装置
２０        画像処理装置（グラフィックワークステーション）
２２        モニタ
２４        観察者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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