Afzal, B.M., Mikkelborg, M.K., Thiyagarajan, D.B., Wolfson, D.L., Ahluwalia, B.S., Dalmo, R.A. & Ahmad, A. “Real-time snapping dynamics and nanoscale thickness profiling of salmon keratocyte tunneling nanotubes using partially coherent quantitative phase microscopy.” Sci Rep (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46064-1
細胞間の直接的な物質輸送経路として機能する膜状の突起構造であるトンネルナノチューブ（TNT）は、小分子やミトコンドリア等の細胞小器官、さらには細菌やウイルスの細胞間移送に関与することから、近年急速に研究が進められている。ヒト免疫細胞やゼブラフィッシュ胚においてTNTの形成が報告されているが、魚類の皮膚上皮細胞（角化細胞）における報告はなされていなかった。TNTは高さ100 nm以下に達する極めて微細な構造であり、その形態や動態の定量的解析には高感度な顕微計測技術が不可欠である。試料に対して非侵襲・無標識で光路長差から位相情報を取得する定量位相顕微鏡法（QPM）は、生細胞の体積、乾燥質量、厚さ変動等の形態・生物物理学的指標を精密に定量できる手法であり、生細胞観察との親和性が高い。
しかし、完全コヒーレントな光源を用いたQPMではスペックル雑音や寄生縞が発生し、空間位相感度が低下するという問題がある。一方、ハロゲンランプやLED等の低コヒーレンス光源は高い位相感度を実現できるものの、時間的コヒーレンス長が短いため干渉縞の形成が困難である。また、蛍光標識を用いた観察法では光褪色や光毒性が生じ、TNTのような力学的に脆弱な構造の長時間観察に適さない。
そこで、本研究ではCobolt社製532 nmレーザー（Cobolt Samba）を回転拡散板に照射して擬似熱光源を生成し、低空間コヒーレンス・高時間コヒーレンスを両立させたQPM系を構築することで上記の課題を解決した。5枚の位相シフト干渉像から主成分分析に基づく位相復元を行い、空間位相感度2.9 mrad（高さ換算2.4 nm）を達成した。サケ角化細胞のTNTを無標識・実時間で観測した結果、TNTの高さは約100〜900 nmの範囲にあり、高さと幅の比が1未満であることから、断面形状は円筒形ではなく扁平であることが示された。時間分解観測では、観察期間を通じて構造を維持するTNTと破断するTNTの双方が確認され、破断は緩やかな高さ減少ではなく突発的に生じることが明らかとなった。
※この要約は、オープンアクセス論文（CC BY 4.0）に基づいており、査読前論文です。
使用された532 nmレーザー
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