Dissection, microCT Numérisation et morphométriques Analyses du Baculum
19 mars 2017
De nombreuses structures biologiques manquent des repères facilement définissables, ce qui rend difficile l'application de méthodes morphométriques modernes. Ici, nous illustrons les méthodes pour étudier la baculum de la souris (un os dans le pénis), y compris la dissection et le balayage microCT, suivie par des méthodes de calcul pour définir les demi-points de repère qui sont utilisées pour quantifier la taille et la forme de la variation.
L'objectif général de cette dissection et de cette analyse morphométrique est d'illustrer la robustesse de notre méthodologie morphométrique pour l'étude de structures à formes complexes, comme l'os du pénis de la souris. Nous avons eu l'idée de cette étude lorsque nous avons réalisé que les méthodes existantes de mesure de la variation du baculum, telles que la prise de dimensions de longueur et de largeur, perdaient toute information sur la courbure et la complexité de la forme. C'est pourquoi nous avons conçu cette méthode afin de quantifier la variation de taille et de forme de tout os ou structure d'intérêt en trois dimensions. Le principal avantage de cette technique est qu'elle applique la morphométrie moderne à des structures dépourvues de repères anatomiques.
Ceci devrait faire progresser le domaine en fournissant des mesures améliorées et reproductibles de structures complexes. Placer une souris mâle adulte euthanasiée en position dorsale et protruder le pénis en exerçant une pression du pouce latéralement par rapport à l'orifice préputial. Une fois le pénis sorti, étirer le tissu à travers le prépuce aussi loin que possible.
Ensuite, à l’aide de ciseaux, couper le corps du pénis à la partie proximale du gland, là où se trouve le baculum, afin de détacher le pénis. Puis plonger complètement le pénis dans environ 200 microlitres d’eau du robinet dans un tube de microcentrifugation. Pour ramollir le tissu, l’incuber à environ 50 degrés Celsius pendant trois à cinq jours.
L'adoucissement du tissu réduit le risque que l'os se brise pendant l'extraction. Après l'incubation, utilisez un microscope de dissection et une pince pour retirer la majeure partie du tissu entourant le baculum. Après la dissection macroscopique, rincez délicatement avec de l'éthanol à 70 pour cent pour éliminer les restes de tissu et nettoyer l'os.
Ensuite, placer le baculum disséqué dans un nouveau tube microcentrifuge et laisser l'os sécher à température ambiante avec le bouchon ouvert. Pour commencer, préparer le matériau dans lequel l'os sera placé. Enfoncer un support cylindrique pour scanner CT dans un bloc de mousse de fleuriste.
Ensuite, extraire le cylindre de mousse résultant et découper des tranches de mousse de deux à cinq centimètres d'épaisseur. Insérer maintenant 10 à 15 bacula séchés dans la mousse florale autour de la périphérie de chaque tranche afin de minimiser les interférences pendant la numérisation. Noter avec précision l'orientation de l'os pour une identification ultérieure.
Ensuite, placer soigneusement les os dans de la mousse et insérer le support dans le microtomographe CT 50. Régler le microtomographe CT 50 comme suit : utiliser 90 kilovolt pascals, une taille de voxel de 155 angströms, un filtre en aluminium de 5 millilitres, 750 projections par 180 degrés et un temps d'exposition de 500 millisecondes.
Procédez ensuite à l'analyse du spécimen. Les os baculum ont été disséqués, préparés et scannés selon le protocole décrit. De nombreux os peuvent être regroupés dans un seul scan CT.
Les images ont ensuite été traitées à l'aide de la géométrie computationnelle, comme décrit dans le protocole textuel. Ce processus d'imagerie devrait être applicable à l'étude d'un large éventail d'os et d'autres sujets d'intérêt. L'analyse fournit des informations détaillées sur les caractéristiques marquantes de l'objet et est hautement automatisée.
Ce processus n'a nécessité qu'environ 10 ajustements manuels lors de l'analyse de 369 bacules. Ce qui est passionnant, c'est que nos méthodes pourraient être appliquées à une grande variété de structures complexes. Ces méthodes nous ont permis de quantifier la taille et la forme du baculum en trois dimensions.
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Aperçu
Cette étude démontre une méthodologie morphométrique robuste pour analyser le baculum de la souris, un os du pénis qui ne présente pas de repères facilement définissables. En utilisant la dissection et la micro-tomodensitométrie (microCT), la recherche quantifie les variations de taille et de forme à l’aide de semi-repères, améliorant ainsi la compréhension des structures biologiques complexes.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Biologie
- Morphométrie
Contexte
- Le baculum de la souris présente des défis en raison de sa forme complexe.
- Les méthodes traditionnelles de mesure ne parviennent pas à rendre compte de la courbure et de la complexité de la forme.
- Les techniques morphométriques modernes peuvent améliorer la précision des mesures.
- Cette étude vise à faire progresser le domaine de la morphométrie.
Objectif de l'étude
- Illustrer une méthode pour quantifier les variations de taille et de forme du baculum chez la souris.
- Fournir un cadre pour l'étude d'autres structures biologiques complexes.
- Améliorer la reproductibilité et la précision des mesures morphométriques.
Méthodes utilisées
- Disséction du baculum de souris à partir d'un mâle adulte sexuellement mature euthanasié.
- Scannage microCT pour obtenir des informations structurales détaillées.
- Méthodes computationnelles pour définir des semi-points de repère destinés à l'analyse.
- Analyse quantitative de la variation de taille et de forme en trois dimensions.
Résultats principaux
- La méthodologie a permis de quantifier avec succès la variation de taille et de forme du baculum.
- Les résultats ont révélé une courbure et une complexité de forme significatives que les méthodes traditionnelles avaient négligées.
- Cette approche peut être appliquée à d'autres structures dépourvues de repères clairs.
- Les découvertes contribuent à une meilleure compréhension de l'analyse morphométrique.
Conclusions
- La présente étude décrit une méthode novatrice pour analyser des structures biologiques complexes.
- Elle souligne l'importance de la morphométrie moderne dans la recherche biologique.
- Cette approche peut améliorer la précision des mesures dans divers domaines.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
L'analyse morphométrique quantitative de structures biologiques complexes, comme le baculum de la souris, comble un manque crucial dans la découverte précoce en permettant des mesures précises là où les repères traditionnels font défaut. Cette capacité renforce la fiabilité prédictive des criblages phénotypiques et soutient une validation robuste des cibles en fournissant des données reproductibles et haute résolution sur la forme et la taille. Cette approche est largement applicable aux chaînes de R&D nécessitant des évaluations morphologiques quantitatives standardisées pour divers spécimens biologiques.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet une vérification rigoureuse des hypothèses en quantifiant la variation morphologique de structures dépourvues de repères clairs.
- Contribue à l'atténuation des risques biologiques grâce à des mesures reproductibles de la forme et de la taille en trois dimensions.
- Facilite la validation fonctionnelle des cibles en mettant en évidence des différences phénotypiques subtiles indétectables par des métriques traditionnelles.
Développement de tests et criblage
- Prépare des modèles 3D validés pour des criblages phénotypiques et des études comparatives en aval.
- Standardise la collecte de données morphométriques, améliorant la reproductibilité et la fiabilité des tests.
- Génère des résultats quantitatifs adaptés à l'analyse en haut débit et aux comparaisons entre études.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne la quantification morphologique à la découverte de biomarqueurs translationnels lorsque la variation de forme est pertinente pour la maladie.
- Assure une continuité depuis la phase initiale de découverte jusqu'à la validation préclinique en permettant des protocoles de mesure cohérents.
- Réduit l'ambiguïté mécanistique dans les modèles précliniques en fournissant des données structurales détaillées.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Ce pipeline morphométrique s'intègre dès la phase de découverte initiale jusqu'à l'identification de composés candidats, soutenant à la fois la recherche fondée sur des hypothèses et les procédés de criblage évolutifs.
- Découverte en biologie : Favorise la vérification d'hypothèses et la clarification des voies biologiques en permettant la mesure de formes complexes sans recourir à des points de repère traditionnels.
- Écrans biologiques : Fournit des données morphométriques quantitatives et reproductibles pour une évaluation fiable des composés.
- Analyse : Offre des mesures morphométriques 3D à haute résolution et des résultats statistiques permettant des comparaisons solides entre différentes conditions.
- Recherche translationnelle : Facilite l'alignement de biomarqueurs lorsque des caractéristiques morphologiques sont associées à des modèles de maladies.
- Réutilisation en entreprise : Propose un flux de travail automatisé et largement applicable à diverses structures biologiques, allant au-delà du cas d'utilisation initial.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans les études morphologiques.
- Valeur opérationnelle : Renforce la standardisation, la reproductibilité et l'évolutivité des analyses morphométriques.
- Valeur stratégique : Améliore la prise de décision concernant la poursuite ou l'abandon de projets et l'efficacité du capital en fournissant des données quantitatives solides.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation et un développement adaptés au niveau de risque des actifs en phase de découverte.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en morphométrie, en géométrie computationnelle et en imagerie microCT.
- Exige un accès à des scanners microCT et à une infrastructure informatique pour l'analyse.
- Implique une standardisation inter-équipes des protocoles de positionnement des points anatomiques et des semi-points anatomiques.
- Adaptable à divers systèmes modèles moyennant des ajustements computationnels appropriés.
- L'intervention manuelle est minimale, mais peut être nécessaire pour le contrôle qualité dans de grands ensembles de données.
