生命科学の極微で、極美の世界へ
CRYO ARM™ シリーズは、タンパク質に代表される電子線照射に弱い試料の観察に特化したクライオ電子顕微鏡です。単粒子構造解析 (SPA) やトモグラフィー、3DED/MicroEDなどの各手法に対応しています。顕微鏡の安定性とスループットを一層高めるとともに、操作性、ワークフロー、信頼性の全体を見直すことでより完成度の高いシステムへ進化しました。
多様なソフトウェア環境との親和性を高めたデータ取得プラットフォームとして、最先端の研究ニーズに応える高度な観察・データ取得と、研究開発の現場で求められる現実的かつ安定した運用性を両立します。
特長
CRYO ARM™ 300S × SmartScope
単粒子解析のデータ取得をAIがサポート
SmartScope1 は単粒子解析におけるデータ取得を支援するオープンソースソフトウェアです。AIを用いて撮影に適した箇所を自動で検出し、データ取得までの一連のプロセスを自動化することができます。また、操作フローをシンプルに整理した直感的なUIと、必要最小限に抑えられた設定項目によって、オペレーターの習熟度に関係なく初心者でも安定したデータ取得が可能です。
1. Jonathan Bouvette et al., eLife, 11: e80047 (2022)
ワークフロー
ユーザーインターフェース
アポフェリチンの解析例
CRYO ARM™ 300S × System Innovations
スループットと操作性の両立
スマート試料搬送システム CRYO SPECPORTER™-S
試料を保管するためのストレージと、試料交換に用いる搬送マガジンを分離した構造を採用しています。これによって測定時に必要な試料のみを選択的に取り扱うことができ、試料交換時に装置内の試料をすべて出し入れする必要がありません。
複数ユーザーで装置を共用する場合でも安定して効率的な運用を支えます。
最大搬送数の増加によるカートリッジ操作性向上
マガジンへ一度に装填できるカートリッジ数が、従来の4個から6個に増えました。
試料交換の回数と交換作業に要する時間を削減し、スループットの向上に寄与します。
「エンドレス」マルチグリッド撮影への対応
柔軟な試料搬送システムにより、必要な試料のみを個別に交換可能です。マルチグリッド撮影では、日中に測定した試料を適宜入れ替えて新たな試料をあらかじめセットしておく ことで、夜間も途切れることなく、データ取得時間を最大化することができます。
クリーンな状態での試料保管
ストレージは真空かつ液体窒素温度に保たれており、霜の付着しないクリーンな状態で試料を約1か月保管できます。測定スケジュールに合わせた柔軟な試料管理が可能です。
情報を最大限に活かすビーム照射
干渉縞が現れないフリンジフリービームを標準で使用しています。ビームを無駄なく使用することで、試料へのダメージを減らしながらスループットよくデータを取得することができ ます。
照射電子ビームの安定度と自由度の向上
集束レンズ (CL) とCL絞りを含む照射システムの改良により、照射電子ビームの自由度と安定度を強化しました。レンズの圧縮率および絞り位置精度の改善により、試料面における ビーム位置精度も向上しています。
さらに8種類の絞り径と最適化された7条件のフリンジフリービームにより、多様な試料に応じて最適な照射条件が選択できるようになりました。
消耗部品の長寿命化によるメンテナンス性向上
メンテナンス周期の長いルーツポンプを使用することで、装置稼働停止を減らし、高い稼働率を維持します。
CRYO ARM™ 300S × CryoLameller
カートリッジベースで実現する高効率・高再現性のクライオCLEMワークフロー
CryoLameller (CRYO-FIB-SEM) との連携により、試料の加工から解析までをシームレスに繋ぐワークフローを構築します。試料の加工からデータ取得まで、グリッドを載せたカートリッジを共通で使用できるため、位置情報を保持したままワークフローを進めることができます。さらに、CryoLamellerに蛍光顕微鏡を搭載することで、光- 電子相関顕微鏡法 (CLEM) による視野探索や位置決めをより直感的かつ効率的に行えます。
CryoLameller – CRYO ARM™ ワークフロー
CLEMを用いた観察例
赤く蛍光標識されたミトコンドリアのCLEM観察
仕様・オプション
本体
| 電子銃 | 冷陰極電界放出形電子銃 (CFEG) |
|---|---|
| 加速電圧 | 300 kV |
| エネルギーフィルター | インカラム形Ωフィルター |
オプション
- 低加速電圧 (標準加速電圧以外については別途お問い合わせください)
- STEMユニット
- STEM検出器 (明視野/ 暗視野)
- カメラシステム (直接露光カメラ等)
- スマートオペレーションソフトウェア (JEOL AERO)
- EDM (Electrostatic Dose Modulator)
試料ステージ / 自動試料交換機構 / 試料ストレージ
| 試料ステージ | |
|---|---|
| 冷媒 | 液体窒素 液体窒素自動供給機構組込み |
| 冷却温度 | 100 K 以下 |
| 試料移動 | |
| X, Y | モーター駆動 (移動範囲：±1 mm) |
| Z | モーター駆動 (移動範囲：±0.2 mm) |
| Tilt-X | モーター駆動 (傾斜範囲：±70°) |
| 試料自動交換装置 | エアロック方式、自動制御クライオトランスファー機構組込み |
| 冷媒 | 液体窒素 液体窒素自動供給機構組込み |
| 冷却温度 | 105 K 以下 |
| 試料交換カートリッジ | 一度に最大6個の試料交換が可能 |
| 試料ストレージ | 最大12個の保持が可能 |
アプリケーション
ギャラリー
単粒子解析
氷包埋された多数の同一粒子の像を平均化し、結晶化が難しい試料の三次元構造を高分解能で決定できます。
Resolution: 2.8-2.9 Å
Cas5-Cas-7-crRNA-CTR-Cas14 quinary complex
Data provided by Dr. Heng Zhang at Tianjin Medical Univ.
CRISPR-Casシステム
獲得免疫系であるCRISPR領域から生成されるcrRNAとCas酵素によるゲノム編集システム。複数の種類が存在するCRISPR-Casシステムのうち、左図のVII型はコンパクトで高精度なゲノム編集を実現できることが期待されています。CRYO ARM™ 300Sは高分解能で構造を特定することでゲノム編集のメカニズム解明に寄与します。
CRISPR-Casのメカニズム
hERG チャネル (ヒト由来カリウムイオンチャネル)
心筋細胞の膜上に存在するカリウムイオンの通り道となるタンパク質であり、この働きが阻害されると致死性不整脈を引き起 こす原因となります。下図は抗がん剤と結合したhERGチャネルの構造を高分解能で観察したものであり、創薬における心臓への副作用リスクの予測と回避において重要な知見を与えるものです。
Anticancer Drug-Bound hERG channel
Data provided by Dr. Takeshi Murata and Ryuhi Yoshioka at Chiba Univ.
トモグラフィ
試料を傾斜させて撮影したデータから三次元構成を行い、構造を可視化します。
ユーグレナ (ミドリムシ)
動物と植物両方の性質を持つ真核生物であり、健康食品やバイオ燃料へ応用されています。CryoLameller (CRYO-FIB-SEM) によって切り出した切片をCRYO ARM™ 300Sで観察することによって、細胞小器官とその構造を鮮明に捉えることができます。
葉緑体表面の二重膜構造やチラコイド膜を可視化
Euglena
Sample provided by Dr. Roland Fleck at King's College London
脂質ナノ粒子 (Lipid nano-particle, LNP)
核酸が脂質のカプセルに内包されていることを可視化
LNP including mRNA
Sample provided by Dr. Keisuke Ueda at Chiba Univ.
ドラッグデリバリーシステム (DDS) の担い手であり、SiRNAやmRNAなどの核酸の送達技術として注目されています。CRYO ARM™ 300SではLNPの内部構造および核酸の局在を高い分解能で可視化でき、DDS製剤の設計・最適化に向けた重要な知見を得ることができます。
3DED / MicroED
微小結晶から得られる電子回折図形を用いて原子分解能で構造を決定できます。
有機半導体
スマートフォン等の有機EL ディスプレイや太陽電池にも使用される半導体で、柔軟性や製造性に優れています。右図は次世代トランジスタとして期待される材料の構造を、ダメージを軽減したCryo-3DED/MicroEDによって微結晶から決定し たものです。
Ph-anti-benzothieno[5,6-b]benzothieno[3,2-b]thiophene-C10 (antiC10)
Data provided by Dr. Kouji Yonekura at RIKEN, SPring-8
Center / IMRAM, Tohoku Univ.
関連製品
JEM-120i 電子顕微鏡
加速電圧120 kVの透過電子顕微鏡 (TEM) は、生物・高分子といったソフトマテリアルの分野で多く利用されています。今回、『Compact』,『 Easy To Use』,『 Expandable』をコンセプトとして新たにJEM-120i を開発しました。外観を一新するだけでなく、操作からメンテナンスまでどなたでも簡単に使える装置へと進化しました。
XtaLAB Synergy-ED Electron Diffractometer
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CRYO-FIB-SEM CryoLameller
液体窒素冷却ステージと凍結試料の試料搬送機構をFIB-SEMに搭載し、生体高分子などのTEM試料作製を可能にしたCRYO-FIB-SEMシステムです。
試料搬送機構にはスパッターコーティング機能を内蔵しており、本システムのみで導電性コーティング、保護膜形成、FIB加工という凍結試料からのTEM試料作製の一連の処理が可能です。
また、当社CRYO ARM™ カートリッジにより試料搬送を行えますので、TEM試料作製後のCRYO ARM™ へ試料搬送をより容易に行えます。
SightSKY™ Series 高感度・低ノイズ ファイバーカップリングCMOSカメラ
高感度・低ノイズ・19 MピクセルのCMOSセンサーを搭載し、入射電子量が少なくても、試料のディテールを引き出しクリアな画像が得られます。
グローバルシャッター方式と高いフレームレート (58 fps / 全画素モード) により、動的観察時にアーティファクトが抑制された画像シリーズを取得することができます。
統合分析プラットフォームFEMTUS™に統合され、ユーザーフレンドリーな操作性を提供します。
