小鼠模型中脑海绵状血管畸形的诱导与微计算机断层成像
2017年9月4日
本方案展示了在小鼠模型中诱导脑海绵状血管畸形疾病，并利用对比增强微计算机断层扫描技术测量病灶负荷。该方法提高了现有小鼠模型的价值，可用于研究脑海绵状血管畸形及其他脑血管疾病的分子基础和潜在治疗方法。
本实验的总体目标是在新生小鼠中诱导脑海绵状血管畸形，并利用显微CT测量疾病负荷。该方法有助于回答脑血管疾病领域中的关键问题，例如脑海绵状血管畸形的相关研究。该技术的主要优势在于，与现有方法相比，能够更准确、高效地确定新生小鼠模型中的脑海绵状血管畸形疾病负荷。
该方法的可视化演示至关重要，因为脑海绵状血管畸形的诱导及微计算机断层扫描（micro-CT）分析步骤难以掌握，需要丰富的经验并使用复杂的软件。首先将4-羟基他莫昔芬（4-HT）溶于100%乙醇中，配制成浓度为10毫克/毫升的溶液。分装为30微升每管，随后于-80摄氏度保存。
使用当天，将玉米油中的4-HT阿拉喹（alaquad）稀释至0.5毫克/毫升。然后使用胰岛素注射器向P1新生幼鼠进行胃内注射50微升4-HT，以诱导实验性CCM病灶。开始样品制备时，用3毫升2%多聚甲醛与PBS混合液填充一支10毫升注射器，并配备29号针头。
然后，将针头插入安乐死后的P8幼鼠心脏心室，缓慢注入全部体积的多聚甲醛，进行心脏灌注。用剪刀剪下头部后，去除头部皮肤，并用镊子剥离颅骨，将整个脑组织解剖至4%多聚甲醛和PBS中。于4°C条件下固定脑组织过夜。
第二天，使用镊子分离后脑，并用 PBS 溶液冲洗。随后将后脑置于卢戈氏碘液中孵育 48 小时。孵育结束后，将后脑短暂晾干，以去除多余的卢戈氏碘液。
然后将经卢戈氏碘液染色的小脑组织装入0.65微升的微量离心管中，并用塑料石蜡膜完全密封，以防止组织收缩。将微量离心管放入装有海绵的5毫升塑料管中，以防止扫描过程中发生移动。将装有小脑的管子垂直安装在微CT系统的铝制支架上。
设置扫描参数。使用540个投影，曝光时间为2秒，光源条件为50千伏和10瓦，以获取断层扫描数据集。扫描所得的放射图像由微CT系统提供的基于硬件的投影重建软件自动重建，生成16位轴向切片的图像序列。
卢戈氏碘液对比增强的显微CT足以检测CCM病变。扫描获得的X射线图像被重建为小鼠脑部的三维图像，从而可在不同深度和方向上可视化脑实质内的完整病变，并对脑内病变的三维空间结构进行评估。下表展示了标记的单个病变定量输出的一个示例。
该技术建立后，为血管疾病领域的研究人员利用小鼠模型探索脑海绵状血管畸形的发病机制和治疗方案铺平了道路。观看本视频后，您应能够充分掌握如何在小鼠模型中诱导CCM病灶，以及如何利用显微CT技术获取并分析CCM病灶负荷。
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概述
本方案展示了在新生小鼠中诱导脑海绵状血管畸形疾病，并利用显微CT测量病灶负荷。该方法有助于深入理解脑海绵状血管畸形及其他脑血管疾病的分子基础和潜在治疗方法。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 血管生物学
- 小鼠模型
背景
- 脑海绵状血管畸形（CCMs）是一类可导致严重神经系统问题的血管病变。
- 目前在小鼠模型中评估疾病负荷的方法通常效率较低。
- 显微CT（micro-CT）提供了一种无创可视化和定量病灶的方法。
- 对CCMs的研究有助于深入了解其他脑血管疾病。
研究目的
- 在新生小鼠中诱导脑海绵状血管畸形。
- 使用显微CT精确测量疾病负荷。
- 改进脑血管疾病研究的方法学。
使用的方法
- 将4-HT溶于乙醇以制备用于诱导CCMs的溶液。
- 分装后于-80摄氏度保存。
- 采用对比增强型微型CT进行成像。
- 对诱导及分析过程进行可视化演示。
主要结果
- 该方法可实现对CCM疾病负担的准确且高效的测定。
- 显微CT可清晰显示小鼠模型中的病变。
- 在新生小鼠中成功诱导了CCM病变。
- 该方法有助于进一步推动潜在治疗方法的研究。
结论
- 该方案提高了利用小鼠模型研究脑海绵状血管瘤（CCM）的价值。
- 显微CT是评估脑血管疾病负担的有力工具。
- 未来的研究可在此方法基础上进一步探索治疗方案。
常见问题
行业重要性概述
在基因工程小鼠模型中对脑海绵状血管畸形（CCMs）进行定量显微CT成像，可精确评估病灶负荷，有助于脑血管疾病研究中的机制性风险排除和靶点验证。该方法通过提供可靠且可重复的病灶定量数据，增强了早期治疗假设检验的预测可信度，并为研发管线的优先级筛选提供依据。将高分辨率成像与遗传性疾病模型相结合，使该工作流程成为血管生物学转化研究连续性中的关键转折点。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可在疾病模型中对 CCM 基因功能及其通路参与进行严格探究。
- 通过定量分析靶向基因删除后的病灶形成，支持生物学风险评估。
- 通过直接测量与疾病相关的表型，实现功能性的靶点验证。
- 有助于在选择或降低分子靶点的优先级以进行后续研究时，提供可预测的可信度。
筛选与检测方法开发
- 建立经过验证的小鼠模型和成像方案，用于后续化合物筛选。
- 提供标准化、定量的病灶评估指标，适用于检测方法开发和可重复性评估。
- 支持在临床前环境中对治疗干预措施进行可扩展的高通量评估。
- 通过一致的成像输出，实现对实验条件的可靠比较。
转化与临床前研究
- 将临床前模型与人类疾病遗传学相结合，推动转化生物标志物的开发。
- 确保从遗传学发现到治疗假设的临床前验证过程具有连续性。
- 通过提供疾病进展和干预效果的定量终点，降低转化风险。
- 加强对于与临床转化相关的脑血管病理机制的理解。
流程与工作流整合
该方法通过在小鼠模型中实现基于假设的基因操作和定量表型分析，连接了早期发现与临床前研究，支持先导化合物的鉴定及转化生物标志物的匹配。
- 发现生物学：通过诱导和量化基因损伤，促进零假设检验和通路阐明。
- 筛选：提供可重复、定量的成像结果，用于检测就绪性评估和化合物评价。
- 分析：提供体积和数值型病灶数据，支持不同实验组之间的统计学比较。
- 转化研究：将遗传模型与疾病相关终点关联，实现临床前研究的连续性。
- 企业级复用：建立可重复使用的成像与分析平台，服务于多样化的脑血管研究项目。
运营与企业影响
- 科学价值：提高靶点验证中的预测可信度，降低机制上的不确定性。
- 操作价值：标准化病灶定量和影像工作流程，提升可重复性与可扩展性。
- 战略价值：通过提供可靠的临床前数据，支持决策推进或终止项目，提高资本使用效率。
- 项目组合影响：支持基于风险调整的血管疾病项目优先排序与推进。
实施注意事项
- 需要具备遗传学小鼠模型操作和微型计算机断层扫描（micro-CT）成像方案的专业知识。
- 需要使用高分辨率 micro-CT 仪器及专用分析软件。
- 需要跨团队统一成像参数和数据解读标准。
- 可能需要根据不同的遗传背景或病变类型调整实验方案。
- 依赖于精确的样品制备和成像条件，以确保数据质量。
