生体内血球イメージングのための散乱斜面顕微鏡検査

斜め平面顕微鏡（OPM）は、単一の容量のジオメトリを介して高速、体積蛍光イメージングを可能にします。これらの利点は、動物モデルの生物学的問題を調査するための貴重なツールとしてOPMを位置づけていますが、in vivoのヒトイメージングの可能性は、外因性の蛍光色素との典型的な使用により、ほとんど未開拓です。ここでは、散乱コントラスト斜面顕微鏡（SOPM）を導入し、in vivoでヒト毛細血管を流れる血液細胞のラベルフリーイメージングを示します。SOPMは、斜めの舌の毛細血管層を斜めの光シートで照らし、血液細胞からのサイドおよび背面散乱信号を画像します。SOPMを従来の毛細管鏡と同期させることにより、毛細血管ループを流れる血液細胞のペアワイドフィールドと軸方向の画像を取得します。ワイドフィールドキャピラロスコープの画像は吸収コントラストを提供し、赤血球（RBC）の存在を確認しますが、SOPM画像は、RBC間の光吸収ギャップ（OAG）が細胞組成または無細胞組成を持っているかどうかを判断するのに役立ちます。さらに、各技術で同じポリスチレンビーズを順番に画像化することにより、OPMの蛍光バージョンと散乱バージョンの間に結果的な違いを示します。最後に、3D寒天ファントムを使用してin vitroで孤立した赤血球、白血球、および血小板を画像化することにより、in vivo観察を実証します。これらの結果は、in vivo血液分析に向けた有望な新しい道を示しています。

Oblique plane microscopy (OPM) enables high speed, volumetric fluorescence imaging through a single-objective geometry. While these advantages have positioned OPM as a valuable tool to probe biological questions in animal models, its potential for in vivo human imaging is largely unexplored due to its typical use with exogenous fluorescent dyes. Here we introduce a scattering-contrast oblique plane microscope (sOPM) and demonstrate label-free imaging of blood cells flowing through human capillaries in vivo. The sOPM illuminates a capillary bed in the ventral tongue with an oblique light sheet, and images side- and back- scattered signal from blood cells. By synchronizing the sOPM with a conventional capillaroscope, we acquire paired widefield and axial images of blood cells flowing through a capillary loop. The widefield capillaroscope image provides absorption contrast and confirms the presence of red blood cells (RBCs), while the sOPM image may aid in determining whether optical absorption gaps (OAGs) between RBCs have cellular or acellular composition. Further, we demonstrate consequential differences between fluorescence and scattering versions of OPM by imaging the same polystyrene beads sequentially with each technique. Lastly, we substantiate in vivo observations by imaging isolated red blood cells, white blood cells, and platelets in vitro using 3D agar phantoms. These results demonstrate a promising new avenue towards in vivo blood analysis.