Fluoreszenz-Molekulartomographie: Ein bildgebendes Verfahren für die In-vivo-Bildgebung von fluoreszierenden Protein-markierten Glioblastom-Xenotransplantaten im Mausmodell
JoVE Encyclopedia of Experiments
Krebsforschung
0 Ansichten • 3:09 Min. • July 8th, 2025
Die Fluoreszenz-Molekulartomographie (FMT) ist ein bildgebendes Verfahren, mit dessen Hilfe die Verteilung von fluoreszierenden Proteinen in Tumoren bestimmt werden kann. Um FMT durchzuführen, beginnen Sie mit der Einnahme einer betäubten Maus. Dieses Mausmodell wurde entwickelt, um fluoreszierende Nahinfrarotproteine in den Glioblastomzellen - den Krebszellen des Gehirns - zu exprimieren.
Platzieren Sie nun die Maus in der Bauchlage in der Mitte einer Bildkassette. Befestigen Sie den Kassettendeckel und setzen Sie ihn in die Dockingstation eines FMT-Imagers ein. Identifizieren Sie im Inneren einen geeigneten Tumorbereich, der markierte Glioblastomzellen enthält. Das Nahinfrarotlicht dringt tief durch das Hirngewebe und erreicht die Zielzellen.
Diese Lichtwellen scannen das gesamte Tumorareal an mehreren Punkten. Folglich produzieren die fluoreszierenden Proteine in den Glioblastomzellen Fluoreszenzemissionssignale. Diese Signale werden dann von der Durchleuchtungsanlage von oben erfasst, die von verschiedenen Stellen innerhalb des ausgewählten Tumorbereichs hochwertige 2D-Bilder erzeugt.
Verwenden Sie schließlich die Softwarealgorithmen, um diese Bilder zu kombinieren und ein 3D-tomographisches Modell zu rekonstruieren, das die Tumorlokalisation im Gehirn anzeigt. Entfernen Sie nach dem Scannen die Maus aus der Bildkassette und lassen Sie sie wiederherstellen.
Um die injizierten Zellen abzubilden, legen Sie das anästhesierte Empfängertier in die Bildgebungskassette eines Fluoreszenz-Molekulartomographie-Imagers - Kopfadapter zuerst in Bauchlage, mit dem Kopf in der Mitte der Kassette. Ziehen Sie bei geschlossener Kassette die Einstellknöpfe auf 17 Millimeter fest.
Wenn das Tier sicher ist, setzen Sie die Kassette in die interne Dockingstation ein und öffnen Sie den Imager und die Analysesoftware. Wählen Sie im Fenster "Registerkarte Experimentell" die entsprechenden Optionen "Datenbank" und "Studiengruppe" aus und öffnen Sie das Fenster "Registerkarte Scan". Klicken Sie auf "Motiv auswählen", um das Motiv für das Bild auszuwählen, und wählen Sie den Laserkanal im Bereich "Laserkanal" aus.
Klicken Sie auf "Aufnehmen", um ein Bild aufzunehmen, und klicken Sie auf das Scanfeld im aufgenommenen Bild und ziehen Sie es, um die Quellorte zu identifizieren. Aktivieren Sie die Option "Zur Rekonstruktionswarteschlange hinzufügen" und klicken Sie im Fenster "Registerkarte "Scan" auf "Scannen". Wenn der Scanvorgang abgeschlossen ist, nehmen Sie die Bildkassette aus der Dockingstation und bringen Sie das Tier unter Überwachung in seinen Käfig zurück, bis es vollständig genesen ist.
Um die Bilder in der Imager- und Analyzer-Software zu analysieren, öffnen Sie das Fenster "Registerkarte "Analyse" und klicken Sie auf die Schaltfläche "+" im Bereich "Datensatzauswahl", um den Datensatz und das Motiv für die Analyse zu laden. Verwenden Sie dann das Ellipsoid-Symbol, um den interessierenden Bereich auszuwählen, und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Spalte "Schwellenwert", um den Schwellenwert im Bereich "Statistikdaten" auf 0 einzustellen.
Übersicht
Die fluoreszenzmolekulare Tomographie (FMT) ist ein fortschrittliches bildgebendes Verfahren, das zur Visualisierung der Verteilung fluoreszierender Proteine in Tumoren, insbesondere Glioblastomen, eingesetzt wird. Bei dieser Methode wird nahinfrarotes Licht verwendet, um das Gehirngewebe zu durchdringen, wodurch die Detektion und Abbildung von Krebszellen ermöglicht wird.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Bildgebende Verfahren
- Onkologie
Hintergrund
- Mittels FMT können fluoreszierende Proteine in lebenden Organismen sichtbar gemacht werden.
- Diese Technik ist besonders nützlich für die Untersuchung der Tumorbiologie.
- Nahinfrarotes Licht eignet sich effektiv zur Durchdringung biologischer Gewebe.
- Mausmodelle werden häufig in der Glioblastomforschung verwendet.
Zweck der Studie
- Die Anwendung der FMT zur Bildgebung von Glioblastomtumoren demonstrieren.
- Eine detaillierte Anleitung zur Durchführung der FMT bereitstellen.
- Die Vorteile der Verwendung fluoreszierender Proteine zur Tumorlokalisierung hervorheben.
Verwendete Methoden
- Herstellung von anesthetisierten Mausmodellen, die fluoreszierende Proteine exprimieren.
- Platzierung der Maus in einer Bildgebungs-Kassette für die FMT.
- Anwendung von Nahinfrarotlicht zur Abtastung von Tumorbereichen.
- Bildrekonstruktion mithilfe von Softwarealgorithmen zur Erstellung dreidimensionaler Modelle.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Bildgebung von Glioblastomzellen mittels FMT.
- Erzeugung von hochwertigen 2D-Bildern aus mehreren Scanningspunkten.
- 3D-tomographische Modelle zur genauen Darstellung der Tumorlokalisation.
- Effektive Genesung des Tieres nach der Bildgebung.
Schlussfolgerungen
- FMT ist ein wertvolles Werkzeug zur Untersuchung der Tumordynamik in vivo.
- Die Technik vertieft das Verständnis der Glioblastom-Biologie.
- Zukünftige Anwendungen könnten die Überwachung von Behandlungsreaktionen umfassen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die fluoreszenzmolekulare Tomographie (FMT) ermöglicht eine nichtinvasive, longitudinale Überwachung der Tumorbürde in präklinischen Glioblastommodellen und unterstützt so die Zielvalidierung sowie die Beurteilung der therapeutischen Ansprechrate. Durch die quantitative dreidimensionale Lokalisierung fluoreszenzmarkierter Krebszellen erhöht die FMT das Vorhersagevertrauen in der frühen Entdeckungsforschung und verkürzt die Zeiträume zur biologischen Entlastung von Risiken. Diese Bildgebungsmethode unterstützt Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch, indem sie reproduzierbare, räumlich aufgelöste Daten über die Tumordynamik in vivo liefert.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch die Visualisierung fluoreszierend markierter Glioblastom-Xenotransplantate in vivo.
- Operationaler Wert: Unterstützt die biologische Risikominimierung durch langzeitliche Verfolgung von Tumorlokalisation und Wachstumsmustern.
- Prädiktiver Wert: Erzeugt quantitative 3D-tomographische Daten, die zur Beurteilung der Zielvertrauenswürdigkeit und zur Portfolio-Priorisierung herangezogen werden können.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Bereitschaft: Bereitet validierte biologische Systeme für die nachgeschaltete Verbindungsevaluierung mittels standardisierter Tumorbildgebung vor.
- Reproduzierbarkeit: Liefert konsistente 2D-Emissionssignale von mehreren Scanpunkten, wodurch eine zuverlässige Datenerfassung ermöglicht wird.
- Skalierbarkeit: Ermöglicht die Wiederverwendung der Plattform über verschiedene Studien hinweg durch definierte Positionierung der Bildgebungs-Kassette und Auswahl der Laserkanäle.
Translationale und präklinische Forschung
- Klinische Relevanz: Modelliert die Biologie des menschlichen Glioblastoms unter Verwendung von mit NIR-Fluoreszenzprotein markierten Xenotransplantaten in Maushirnen.
- Translationale Kontinuität: Verbindet die Entdeckung mit der präklinischen Validierung, indem die Tumorantwort auf antitumorale Therapeutika überwacht wird.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Ermöglicht eine mechanistische Risikominderung durch räumliche Tumorabbildung, die Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch unterstützt.
Pipeline- und Workflow-Integration
FMT ist in den Entdeckungsprozess von der frühen Target-Validierung bis zur präklinischen Wirksamkeitsprüfung integriert und ermöglicht eine iterative Bewertung therapeutischer Kandidaten.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung durch die Verfolgung der Verteilung und Expression fluoreszenzmarkierter Glioblastomzellen über die Zeit.
- Screening: Ermöglicht die Bereitschaft für Assays durch die reproduzierbare Detektion von Fluoreszenzemission und die Auswahl von interessierenden Bereichen.
- Analysen: Erzeugt quantitative, schwellenwertadjustierte Messwerte und 3D-Rekonstruktionen, die einen vergleichenden Abgleich zwischen Behandlungsgruppen erlauben.
- Translationale Forschung: Knüpft an präklinische Arbeitsabläufe an, indem sie Tumorlokalisierungsveränderungen verfolgt, die auf eine therapeutische Wirkung hinweisen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Dient als wiederverwendbare Bildgebungsplattform durch standardisierte Probandenauswahl, Datenbankkonfiguration und Durchführung von Scanprotokollen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Steigert die Vorhersagesicherheit, indem mechanistische Unschärfen bei der Tumorlokalisation und therapeutischen Ansprechen verringert werden.
- Operationaler Wert: Gewährleistet Standardisierung und Reproduzierbarkeit durch definierte Kassettenpositionierung, Auswahl der Laserkanäle und Protokolle zur Schwellenwertanpassung.
- Strategischer Wert: Verbessert die Go/No-Go-Entscheidungsfindung, indem räumlich aufgelöste, quantitative Daten zur Tumorbürde bereitgestellt werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung anhand longitudinaler Bildgebungsdaten, die die Kriterien für die Weiterentwicklung beeinflussen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Bildgebung von kleinen Tieren, der Expression fluoreszierender Proteine und in Nahinfrarot-Tomographiesystemen.
- Benötigt einen FMT-Bildgebungssystem mit Durchlichtfähigkeiten, Anästhesiegeräte und Software zur Bildrekonstruktion.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen den Teams bei der Handhabung der Versuchstiere, der Positionierung der Kassetten (17-mm-Kopfanpassung) und der Auswahl des Scanbereichs.
- Beinhaltet Anpassungen hinsichtlich unterschiedlicher Emissionsspektren fluoreszierender Proteine und der Tiefe der Gewebedurchdringung.
- Eingeschränkt durch die Notwendigkeit genetisch veränderter Modelle, die nahinfrarote fluoreszierende Proteine exprimieren, sowie durch den Zugang zu spezieller Bildgebungshardware.
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Zuletzt aktualisiert: 29 August 2026