Die richtige Positionierung und Zurückhaltung einer Ratte Hind Extremität für fokussierte hochauflösende Bildgebung von Knochen-Mikroarchitektur mit In Vivo Mikro-Computertomographie
22. November 2017
Dieses Papier weist Benutzer in Vivo Mikro-Computertomographie (µCT) Scanner wie betäuben, richtig positionieren und zurückhalten der Hind Gliedmaßen einer Ratte für minimale Bewegung während der hochauflösenden Bildgebung des Schienbeins. Das Ergebnis sind qualitativ hochwertige Bilder, die bearbeitet werden können, um genau zu quantifizieren, Knochen-Mikroarchitektur.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die korrekte Positionierung und Fixierung einer Rattenhintergliedmaße für die Aufnahme fokussierter hochauflösender Bilder der Knochenmikroarchitektur der proximalen Tibia und des distalen Femurs unter Verwendung der In-vivo-Mikrocomputertomographie. Diese Methode kann dazu beitragen, wichtige Fragen zur Aufnahme von In-vivo-Bildern mittels Mikro-CT zu beantworten und bietet eine Anleitung für die richtige Positionierung und Fixierung der hinteren Extremität. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass hochkonsistente Bilder aufgenommen und dann zur Quantifizierung von Veränderungen der Knochenmikroarchitektur verwendet werden können, die während Längsschnittstudien auftreten.
Platzieren Sie die Ratte in Rückenlage auf einem Kohlefaser-Scannerbett. Nachdem Sie das geeignete Maß an Sedierung durch mangelndes Ansprechen auf das Einklemmen der Zehen bestätigt haben, tragen Sie ophthalmische Schmierung auf die Augen des Tieres auf. Halten Sie den Fuß in einem formbaren Schaumstoffschlauch fest, wobei die Zehen aus einem Ende herausragen, und tragen Sie Zahnwachs auf, um den Fuß fest im Schaumstoff zu halten, und achten Sie darauf, dass der Schaumstoff nicht über den interessierenden Bereich hinausragt.
Verschließen Sie den Schlauch fest mit Klebeband und führen Sie den Schaumstoff in den Schlauch ein. Vergewissern Sie sich, dass der Schaumstoff fest sitzt und schieben Sie die Röhre in das Röntgenscannerbett. Strecken Sie die hintere Extremität aus, bis das Bein angespannt ist.
Bestätigung einer fehlenden Überstreckung durch Abtasten der Kniegelenksposition und Ziehen der gegenüberliegenden Hintergliedmaße und des Schwanzes in Richtung Rumpf. Wenn Sie die hintere Extremität vom Rumpf weg strecken, bis das Bein angespannt ist, stellen Sie sicher, dass das Röntgenbild alle Regionen des Knochens in einem möglichst ähnlichen Muster durchläuft. Tupfen Sie anschließend die Klebeseite von mehreren Stücken Kreppband ab und befestigen Sie mit dem modifizierten Klebeband die nicht ausgestreckte Hintergliedmaße und den Schwanz, so dass sie außerhalb des Scanfeldes bleiben.
Befestigen Sie dann die Hüften, Schultern, den Kopf und den Nasenkegel am Scanbett. Wickeln Sie das Tier in Tierarztfolie ein, um den Wärmeverlust zu begrenzen, und bilden Sie das Tier durch Mikro-Computertomographie unter Verwendung der entsprechenden experimentellen Parameter gemäß Standardprotokollen ab. Wenn alle Bilder aufgenommen wurden, lassen Sie das Tier in einem einzelnen, teilweise beheizten Käfig mit Überwachung bis zum vollständigen Liegen genesen.
Die richtige Positionierung der hinteren Gliedmaße der Ratte erfordert, dass das Bein vollständig gestreckt und der gesamte Fuß und Knöchel mit Schaumstoff fixiert werden, was zu einem aufgenommenen Bild von ausreichender Qualität für die Analyse der trabekulären und kortikalen Mikroarchitektur führt. Eine unzureichende Platzierung und Fixierung der Hintergliedmaße kann zu Bildern mit Bewegungsartefakten führen, während ein Schwanz, der nicht vollständig aus dem Sichtfeld des Scans entfernt wird, die Röntgenabschwächung durch die Scanproben beeinträchtigt und die Messungen der Knochenmark- und Gewebemineraldichte verändert. Einmal gemeistert, kann dieses Verfahren in 5-10 Minuten ordnungsgemäß durchgeführt werden.
Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, immer die Atemfrequenz, den Sedierungsgrad und die Strahlenbelastung der Ratte zu berücksichtigen. Dieses Verfahren kann geändert und zur Beurteilung anderer Skelettstellen, wie z. B. des distalen Femurs und der Lendenwirbel, verwendet werden. Darüber hinaus kann dieses Verfahren modifiziert und für andere Nagetierarten wie Mäuse verwendet werden.
Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die hintere Gliedmaße der Ratte richtig positionieren und fixieren, um die Knochenmikroarchitektur der proximalen Tibia zu fokussieren und eine konsistente hochauflösende Bildgebung zu ermöglichen.
Übersicht
Dieser Artikel stellt ein detailliertes Protokoll zur Anästhesie, Positionierung und Fixierung des Hinterbeins einer Ratte zur hochauflösenden Bildgebung der Knochenmikroarchitektur mittels in-vivo-Mikrocomputertomographie (µCT) bereit. Eine korrekte Durchführung dieser Methode gewährleistet hochwertige Bilder, die zur Quantifizierung von Veränderungen in der Knochenstruktur geeignet sind.
Wichtige Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Knochenbildgebung
- Mikrocomputertomographie
Hintergrund
- In-vivo-Bildgebungstechniken sind entscheidend für die Untersuchung der Knochenmikroarchitektur.
- Eine präzise Positionierung und Fixierung des Versuchstiers sind für hochwertige Aufnahmen unerlässlich.
- Diese Methode kann an verschiedene Skelettabschnitte und Nagetierarten angepasst werden.
- Bewegungsartefakte können die Bildqualität und Datenaccuracy erheblich beeinträchtigen.
Zweck der Studie
- Eine standardisierte Methode zur Bildgebung der mikroarchitektonischen Struktur von Rattenknochen bereitzustellen.
- Bewegungen während der Bildgebung zu minimieren, um eine bessere Datenqualität zu erzielen.
- Längsschnittstudien über Knochenveränderungen zu ermöglichen.
Verwendete Methoden
- Positionierung der Ratte in Rückenlage auf einem Scannertisch.
- Verwendung von Augenschmiermittel und Schaumstoffröhrchen zur Fixierung der Füße.
- Fixierung der Hintergliedmaßen und des Schwanzes, um Störungen während der Bildgebung zu vermeiden.
- Überwachung des Zustands des Tieres während des gesamten Verfahrens.
Hauptergebnisse
- Es wurden hochwertige Bilder des proximalen Tibiakopfs und des distalen Femurs erhalten.
- Mit korrekter Lagerung des Gliedmaßens erzielte man konsistente Bildgebungsergebnisse.
- Die Verringerung von Bewegungsartefakten führte zu einer verbesserten Quantifizierung der Knochenmikroarchitektur.
- Das Verfahren kann effizient in 5–10 Minuten abgeschlossen werden.
Schlussfolgerungen
- Eine korrekte Gliedmaßenpositionierung ist entscheidend für erfolgreiche Bildgebungsergebnisse.
- Dieses Protokoll kann für verschiedene Skelettabschnitte und Nagetierarten angepasst werden.
- Die Beachtung des Tierwohls während des Verfahrens ist unerlässlich.
Häufig gestellte Fragen
Exemplarische Branchenrelevanz
In der präklinischen Knochenforschung ist eine konsistente in vivo-Bildgebung entscheidend für die longitudinale Beurteilung therapeutischer Interventionen hinsichtlich der Skelettintegrität. Eine korrekte Positionierung und Fixierung des Hinterlaufs der Ratte gewährleistet eine reproduzierbare Bildqualität in der Mikro-CT-Aufnahme und verringert die Variabilität bei der Messung von trabekulärem und kortikalem Knochen über verschiedene Zeitpunkte hinweg. Diese methodische Strenge unterstützt eine zuverlässige Quantifizierung von Veränderungen in der Knochenmikroarchitektur und beeinflusst somit unmittelbar Entscheidungen über die Weiterentwicklung oder Einstellung von Kandidaten in der frühen Evaluierung osteoanaboler oder antiresorptiver Substanzen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung von Skelettphänotypen, indem konsistente Basis- und longitudinale Daten zur Knochenmikroarchitektur für Studien zur Zielvalidierung bereitgestellt werden.
- Operativer Wert: Verringert die Variabilität zwischen Versuchstieren durch wiederholte Bildgebung desselben Tieres und reduziert so die für ausreichende statistische Aussagekraft erforderliche Gruppengröße in präklinischen Wirksamkeitsstudien.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt quantitative, hochauflösende Ergebnisse (z. B. Trabekeldicke, Knochenvolumenanteil), die für die Standardisierung von Assays in auf Knochen fokussierten Screening-Kaskaden geeignet sind.
- Operativer Wert: Etabliert einen reproduzierbaren Workflow zur Probenvorbereitung, der Bewegungsartefakte minimiert und dadurch die Robustheit und Durchsatzleistung bildbasiierter phänotypischer Screenings verbessert.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die genaue Verfolgung struktureller Knochenveränderungen als Reaktion auf pharmakologische oder genetische Eingriffe über die Zeit hinweg und unterstützt damit die Modellierung krankheitsrelevanter Systeme.
- Operativer Wert: Fördert die translationale Kontinuität, indem bildgebende Biomarker bereitgestellt werden, die eine Brücke zwischen entdeckten Befunden und präklinischen Sicherheits- sowie Wirksamkeitsbewertungen schlagen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Protokoll zur Hintergliedmaßenpositionierung integriert sich in den Entdeckungsarbeitsablauf, indem es verlässliche Bildgebungsdaten sicherstellt, die bei der Zielvalidierung, der Optimierung von Wirkstoffkandidaten und Entscheidungen über den präklinischen Fortschritt in der Entwicklung von knochenzielgerichteten Therapeutika unterstützen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung, indem konsistente Visualisierungen von Veränderungen der Knochenmikroarchitektur nach Zielstrukturenmodulation ermöglicht werden.
- Screening: Liefert analysenfertige, quantitative Bildgebungsdaten, die den Vergleich der Wirkstoffeffekte auf skelettale Parameter erlauben.
- Analysen: Bietet standardisierte, reproduzierbare Messgrößen (z. B. Knochendichte, Anzahl der trabekulären Strukturen), die für die statistische Analyse und die Vergleichbarkeit zwischen Studien unerlässlich sind.
- Translationale Forschung: Ermöglicht die langfristige Überwachung skelettaler Reaktionen und unterstützt risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung auf Grundlage mechanistischer und phänotypischer Daten.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Stellt ein standardisiertes, anpassbares Bildaufbereitungsverfahren dar, das auf verschiedene Nagetierarten und skelettale Lokalisationen anwendbar ist und die Plattformwiederverwendung in Knochenforschungsprogrammen fördert.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Beurteilung skelettaler Phänotypen, indem technische Variabilität und Bewegungsartefakte in longitudinalen Bildgebungsstudien minimiert werden.
- Operativer Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit durch ein schnelles (5–10 Minuten), gut definiertes Fixierungsverfahren, das den Tierversuchsaufwand und die Notwendigkeit von Wiederholungsaufnahmen verringert.
- Strategischer Wert: Verbessert die Go/No-Go-Entscheidungsfindung, indem zuverlässige Daten zur Knochenmikroarchitektur bereitgestellt werden, die das Risiko bei der Weiterentwicklung von Wirkstoffen, die die Knochenhomöostase beeinflussen, verringern.
- Portfolio-Beitrag: Ermöglicht die risikobasierte Priorisierung von knochenauswirkenden Substanzen durch konsistente, quantifizierbare Bildgebungsparameter, die eine objektive Bewertung der Wirksamkeit unterstützen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Anästhesie und Überwachung von Nagetieren, um eine ausreichende Sedierung sicherzustellen, ohne die physiologischen Parameter zu beeinträchtigen.
- Hängt vom Zugang zu In-vivo-Mikro-CT-Systemen und kompatiblen Scannerbetten aus Kohlefaser ab, um eine optimale Bildaufnahme zu gewährleisten.
- Erfordert eine Standardisierung zwischen den Teams hinsichtlich der Herstellung der Schaumstoffröhrchen, der Applikation von Dentiwachs und der Techniken zur Extention der Gliedmaßen, um eine Konsistenz zwischen den Bedienern sicherzustellen.
- Muss die interindividuelle Variabilität des Isofluran-Stoffwechsels bei der Anpassung der Sedierungstiefe zwischen verschiedenen Stämmen und Körpergrößen berücksichtigen.
- Auf äußere skelettale Lokalisationen beschränkt, die durch Extension der Hintergliedmaßen zugänglich sind; für die Bildgebung des Achsenskeletts oder des Schädels ohne Anpassung des Protokolls nicht geeignet.
