Name: Imagerie de la Neuroinflammation utilisant 11C DPA-713 dans un modèle murin d’accident vasculaire cérébral ischémique d’animal familier (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 1 s
Description: Découvrez l'imagerie PET pour visualiser la neuroinflammation dans un modèle murin d'accident vasculaire cérébral ischémique. Cette méthode utilise le radiotraceur DPA-713 ciblant la protéine TSPO pour quantifier les processus inflammatoires cérébraux en temps réel.

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Les auteurs tiennent à remercier le laboratoire Buckwalter (en particulier le Dr Todd Peterson) pour fournir le modèle murin et effectuer les chirurgies dMCAO et sham. En outre, nous tenons à remercier Thomas Liguori de Invicro pour son assistance technique avec le logiciel d’analyse image VivoQuant, Dr. Tim Doyle, Dr. Laura Pisani, Dr Frezghi Habte depuis le petit animal SCi3 imaging facility à Stanford pour leurs conseils et assistance dans l’élaboration de ce protocole d’imagerie et la facilité de radiochimie (surtout Dr Jun Park) pour leur aide avec la synthèse du [11C] DPA-713.

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Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.

Le protocole présenté décrit une méthode pour la quantification de la neuro-inflammation chez la souris dMCAO et sham en utilisant [11C] DPA-713-PET. TSPO-PET est le plus largement étudié biomarqueur d’imagerie pour la visualisation et la mesure neuroinflammation in vivo à ce jour. Expression du TSPO est augmentée sur les cellules gliales du cerveau lors d’une inflammation permettant la détection non invasif et la quantification de la neuroinflammation. En outre, c’est une technique très traduisible, ce qui en fait un outil précieux dans la recherche clinique et préclinique. Ce protocole et les résultats représentatifs mettent en évidence la pertinence de l’utilisation [11C] DPA-713 PET pour détecter et surveiller les modifications thérapeutiques dans les accidents vasculaires cérébraux et autres troubles neurologiques en vivo.
Dans cette étude, dMCAO chirurgie a été réalisée à l’aide de la souris femelles de 3 mois C57BL/6. Ce modèle a été choisi car il donne lieu à un infarctus hautement reproductible restreint au cortex somatosensoriel, fournissant un modèle d’ischémie focale permanente avec une faible variabilité par rapport aux autres modèles d’accident vasculaire cérébral (p. ex. milieu cérébral artériel méthode de l’occlusion (OACM) de filament)14. Imagerie PET des modèles de course a l’avantage de contenir une région de référence interne dans le cerveau pour chaque animal à l’aide de ROIs au sein de l’hémisphère controlatéral. Puisqu’il y aura une inflammation que les résultats de la chirurgie seule, il est important d’inclure des souris qui a été opéré trompe-l'œil dans la conception de l’étude, selon laquelle craniotomie et manipulation des méninges sans occlusion de l’artère a été effectuée. Perturbation peut entraîner pour le tissu neuronal sous-jacent et l’introduction d’agents pathogènes conduisant à des réponses immunitaires indépendants d’AVC20craniotomie seul. Une inflammation post-opératoire de l’imposture est donc à prévoir et devrait être évaluée en parallèle à dMCAO afin d’exclure la possibilité du signal en raison de la chirurgie seule. Afin d’éviter notamment l’inflammation résultant de la chirurgie sans accident vasculaire cérébral chez dMCAO analyse de cohorte, M. formation image doit être effectué pour confirmer le développement de la chirurgie et infarctus AVC réussie. MRI fournit également un cadre de référence structurelles, qui est indispensable pour dessiner avec précision les infarctus et les ROIs controlatérales. En outre, traitement de l’image précise notamment d’images et définition de retour sur investissement sont nécessaires pour garantir une quantification fiable.
Les limites additionnelles doivent garder à l’esprit lorsque vous travaillez avec C-11 marqué traceurs radioactifs pour études TEP et l’autoradiographie. Il est impératif de considérer la courte demi-vie (20,33 min) de C-11, avec son utilisation que se limite généralement à la recherche des instituts avec accès sur le site de cyclotron. Voie de transport appropriés de radioactivité, administration d’une dose et points dans le temps-acquisition doivent être déterminées à l’avance avec un plan détaillé préparé à l’avance du flux de travail de l’expérience afin que l’équipe peut travailler rapidement et efficacement. La conception et la mise en place de cette étude a été décrit pour tenir compte de l’imagerie des 4 souris simultanément pour augmenter le rendement de données disponibles lorsque vous utilisez un traceur C-11. Si possible, il est conseillé d’avoir toutes les souris canulés et au milieu de leur scanner au moment où le traceur C-11 arrive à l’installation d’imagerie afin d’assurer la décomposition minimale de traceurs radioactifs avant l’injection. Ce protocole étape par étape est également mieux réalisé par une équipe contenant au moins 3 chercheurs permettant de canulation rapide, mesure de dose, injection du traceur, balayage d’animal de compagnie et cerveau découpe avant une radioactivité importante. Il faut deux personnes pour procéder à l’ouverture de la TEP et l’injection des 4 souris en même temps. La raison pour le début de l’acquisition de l’animal juste avant l’injection est d’assurer que la pharmacocinétique et la dynamique de la répartition du traceur dans le sang et les régions d’intérêt sont correctement et complètement capturés. Beaucoup d’étapes peut-être exiger la formation vigoureuse et pratique afin d’assurer le bon déroulement de l’expérience. En particulier, le présent protocole est tributaire de la canulation veineuse réussie queue de souris C57BL/6, qui peut être difficile à cause de cheveux noirs présent sur leurs queues et peuvent devenir plus difficiles après la survenance d’accident vasculaire cérébral ou si imagerie les souris mêmes à plusieurs points de temps .
Une autre considération pour l’imagerie TEP comprend attention enregistrement radiotraceur dose et résiduel de mesures d’activité, y compris l’heure exacte de la mesure. Ceci est essentiel pour la correction de la décomposition précise de la dose injectée au moment de l’analyse et permet d’obtenir une mesure précise de l’absorption de traceur(% ID/g) pour chaque ROI. Il est impératif de connaître le montant exact de la radioactivité qui était présent dans chacune des souris au moment de la numérisation afin d’assurer l’analyse des images précises. Il est donc conseillé de synchroniser les horloges sur le scanner ordinateur et calibrateur de dose pour éviter toute erreur lors de l’utilisation des isotopes de courte durée tels que C-11.
Quantification précise d’image PET peut également être limitée par l’exactitude de la scanner et la mise en place. Donc pour assurer une quantification précise des images TEP/CT, il est important de procéder à des contrôles de qualité pour les composants de la CT et PET du scanner. CT de contrôles de qualité ont également x-ray source climatisation, clair/sombre et centre off set étalonnages. Ces étalonnages mesurent et correct pour moûts et bruit système être effectué avant l’acquisition, tel que recommandé par le fabricant du scanneur. Étalonnages devraient également être effectuées pour le PET scanner. Cela implique généralement un balayage « phantom standard / PET », contenant une concentration connue de la radioactivité de numérisation. Lors de l’élaboration de la norme, il est préférable d’utiliser le même radio-isotope utilisé dans l’étude, une dose comparable à celui administré à une seule souris dans un volume semblable au corps d’une souris et l’acquisition de même paramètres comme l’imagerie animale. Une seringue de 20 mL remplie à traceurs radioactifs dilué dans l’eau est utilisée pour la norme dans ce protocole, avec les résultats d’imagerie PET utilisées pour calculer un facteur de correction basé sur la dose réelle mesurée par le détecteur d’étalonnage. Le ratio de correction peut être appliqué aux données d’imagerie a acquises de l’expérience afin d’assurer une quantification précise de la captation du traceur dans les régions d’intérêt dans les images de PET. Ce qui représente la plage de positron du radionucléide en plus de considérer toute activité de fond présente le jour de la numérisation. Le calibrateur de dose fait partie intégrante de la génération de ce facteur de correction, il est impératif que cet équipement est étalonné aussi régulièrement selon les directives du fabricant.
Lorsqu’il procède à l’ex vivo autoradiographie, il est important de choisir un point de temps optimal pour l’euthanasie après l’injection, afin d’assurer le signal-à-fond élevé dans la région (s) d’intérêt. Après injection de trente minutes a été choisi pour l’autoradiographie de DPA-713 [11C] à l’aide de données acquises au cours de l’imagerie TEP dynamique -c'est-à-dire in vivo dynamiques TAC comme guide, tout en tenant compte également de la courte demi-vie du C-11 et du temps impliqué de section et d’exposer le tissu cérébral après extraction. Considérant cela, autoradiographie DPA-713 [11C] doit être effectuée sur une cohorte distincte de souris permettant l’injection d’une dose plus élevée de DPA-713 [11C] et à 30 minutes temps point de perfusion et de l’euthanasie sous anesthésie. Effectuer un petit en vivo étude pilote PET avec une souris de 3-4 avant de mener l’ex vivo autoradiographie sera utile pour déterminer le moment optimal pour l’autoradiographie. Une autre considération pour l’ex vivo autoradiographie est s’il faut récupérer les souris après injection ou gardez-les anesthésiés avant l’euthanasie. En les gardant anesthésiés imite les conditions de l’analyse et assure les cinétiques de distribution ou l’excrétion de traceurs radioactifs ne sont pas modifiées par la récupération. En outre, vous éviterez une pression supplémentaire sur les souris en évitant la récupération et l’induction ultérieure. Enfin, un complément utile au protocole ex vivo serait d’évaluer la détérioration régionale dans les tranches de cerveau utilisé pour l’autoradiographie via immunohistochemical souillant (après la désintégration radioactive) pour générer une image haute résolution de localisation de l’infarctus et volume.
Qu’il sont a des limites à l’utilisation d’un traceur C-11 basé, ce protocole peut facilement être modifié pour utilisation avec un F-18 (demi-vie de 109,77 min) fondée TSPO traceur, qui peut s’appliquer davantage à des endroits sans un cyclotron sur place. En outre, le présent protocole décrit l’utilisation d’une installation d’imagerie 4-souris. Bien que cette méthode de haut débit est optimale lorsque vous utilisez un traceur C-11, ce protocole peut également être modifié pour ceux qui utilisent l’imagerie lits simple de souris. Une planification minutieuse et une formation uniforme dans les techniques décrites dans le présent protocole conduira à la génération d’une multitude de données à l’aide [11C] DPA-713, qui peut facilement être appliqué à sonder le rôle de la neuroinflammation dans la manifestation de la maladie et progression dans les autres modèles de rongeurs des troubles neurologiques. En outre, cette technique pourrait être utilisée pour évaluer la réponse en vivo de thérapies immunomodulatrices visé des microglies/macrophages.

L’AVC est la cinquième cause de décès et une cause majeure d’invalidité chez les États-Unis1. Accident vasculaire cérébral ischémique représente une écrasante majorité de ces cas (~ 87 %), qui se produisent lorsqu’il y a perturbation localisée dans la circulation sanguine vers le cerveau (par exemple, par un caillot sanguin ou un dépôt graisseux). Fournitures d’oxygène et des nutriments dans les zones touchées sont réduits par la suite, et une cascade complexe pathologique est enclenchée résultant dans la mort neuronale dans le noyau d’accident vasculaire cérébral (infarctus) en plus des zones environnantes. Neuroinflammation est une composante essentielle dans la voie menant à ces dommages, avec les deux cellules immunitaires du cerveau résident (microglies) et l’infiltration des cellules immunitaires périphériques (neutrophiles, lymphocytes T, lymphocytes B et monocytes/macrophages) censés contribuer à cet destructeur de cascade2,3. Macrophages et la microglie activée sont au cœur de cette réponse de neuroinflammatoire, avec les rapports des effets délétères et bénéfiques après accident vasculaire cérébral ischémique2. Ainsi, il est impératif d’évaluer la contribution in vivo de ces cellules après accident vasculaire cérébral.
Animal de compagnie est une puissante technique d’imagerie moléculaire 3 dimensions qui permet la visualisation du biologique traite in vivo par l’utilisation de certaines molécules marquées avec positron (β +) émettant des radionucléides tels que 11C, 13N, 15O et 18F. Cette méthode non invasive présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes ex vivo (p. ex., immunohistochimie) car il permet l’acquisition de l’information moléculaire en temps réel, dans des sujets vivants intacts et permet une enquête longitudinale. L’imagerie PET du TSPO, un marqueur d’activé la microglie et les cellules périphériques de lignée myéloïde, fournit un moyen de quantifier et de suivi des réponses des cellules immunitaires innée dans le corps et peut être utilisé pour évaluer l’inflammation après accident vasculaire cérébral et de la réponse à la thérapeutique interventions. TSPO, anciennement appelé le récepteur des benzodiazépines de type périphérique, est une protéine de 18 kDa qui est censée jouer un rôle dans le transport du cholestérol et la synthèse des neurosteroids4. En outre, suggèrent que TSPO est impliqué dans la neuro-inflammation et la survie des neurones5,6, avec rapports d’augmentation de l’expression dans nombreux troubles neurologiques, mettant en cause une inflammation dont AVC7, démence8, maladie de Parkinson,9 et10de la sclérose en plaques. TSPO est situé sur la membrane mitochondriale externe et est fortement exprimée dans la périphérie, en particulier dans les tissus attenants stéroïdes (par exemple, les glandes) et avec des niveaux intermédiaires, dans le coeur, les reins et les poumons,10. Cependant dans le cerveau en bonne santé, les niveaux TSPO sont faibles et réservé principalement aux cellules gliales6,11. Sur les lésions neuronales, telle que celle observée dans les accidents vasculaires cérébraux, des niveaux TSPO dans le système nerveux central (CNS) augmentent de manière significative. Cette augmentation observée du TSPO peut être exploitée pour image neuroinflammation in vivo, avec des niveaux d’expression fournit un indicateur précis de la gravité de l’inflammation. Par conséquent, cette méthode vise à quantifier avec précision la contributionin vivo de la neuro-inflammation dans un modèle murin d’accident vasculaire cérébral ischémique en utilisant TSPO-PET.
Plusieurs traceurs TSPO ont été développés pour l’imagerie TEP de la neuroinflammation. TSPO-TEP est décrit ici, à l’aide de DPA-713 [11C]12, une prometteuse deuxième génération traceur TSPO, qui a montré un signal amélioré pour le bruit et abaisser les liaisons non spécifiques que le plus historiquement utilisée [11C] PK11195 13 . À titre d’exemple, le modèle de souris dMCAO de course a été choisi pour cette méthode de14. Ce modèle comprend une craniotomie temporelle et permanente ligature de l’artère cérébrale moyenne distal, ce qui entraîne une ischémie focale du cortex somatosensoriel. C’est avantageux dans la recherche sur les AVC précliniques due la reproductibilité élevée de lésions ischémiques et les taux de mortalité faible associés à ce modèle. A ce jour, études d’imagerie TSPO-PET doivent encore être déclarées dans le modèle de rongeurs dMCAO. Cependant, des études d’imagerie antérieures PET en utilisant le modèle d’occlusion (OACM) artère cérébrale moyenne, un modèle de course plus sévère et plus variable, les souris et les rats, ont rapporté des expression TSPO passer de jour 3 et pic vers le 7e jour post-accident vasculaire cérébral15, 16,17,18. Par conséquent, nous avons effectué PET 6 jours post-dMCAO d’imagerie afin de coïncider avec l’expression TSPO élevée. [11C] DPA-713 absorption dans le cerveau a été évaluée chez ipsilatéral (infarci) et hémisphère controlatéral. TSPO-PET a été combiné avec IRM structurelle, ce qui permet une délimitation précise des infarctus et controlatérales régions d’intérêt (ROIs). Nous décrivons ici les un atlas et une approche axée sur le MRI ROI pour calculer l’absorption DPA-713 [11C]. Captation du radiotraceur dans la rate a aussi évaluée afin d’étudier les niveaux périphériques d’inflammation entre les groupes. Cette méthode a le potentiel pour donner un aperçu essentiel de la dynamique spatio-temporelle et le rôle des interactions neuro-immune spécifique dans les accidents vasculaires cérébraux et autres maladies neurologiques.

<table><tbody><tr><td>Scanner TEP/CT Inveon</td><td>Siemens</td><td>Version 4.2</td><td></td></tr><tr><td>Scanner IRM</td><td>Varian</td><td></td><td>7 Telsa</td></tr><tr><td>Logiciel ParaVision</td><td>Bruker</td><td>Version 6.0.1</td><td>Logiciel d’exploitation IRM</td></tr><tr><td>Logiciel VivoQuant Logiciel</td><td>InVicro</td><td>Version 2.5</td><td>Logiciel d’analyse d’images</td></tr><tr><td>Logiciel Inveon Research Workspace Siemens</td><td></td><td>Version 4.2</td><td>Logiciel d’exploitation du scanner. Comprend microQView, le logiciel de gestion de post-traitement</td></tr><tr><td>Calibrateur de dose</td><td>Capintech</td><td></td><td>CRC-15 PET</td></tr><tr><td>Typhoon imageur phosphorescent 9410</td><td>GE Healthcare</td><td>8149-30-9410</td><td></td></tr><tr><td>Cathéters papillon</td><td>SAI Infusion Technologies</td><td>BFL-24</td><td>27,5 G</td></tr><tr><td>Seringues</td><td></td><td></td><td></td>de 1 mL</tr> BD <tr><td>Seringues à insuline</td><td>BD</td><td>329461</td><td>Seringues à insuline de 0,5 mL avec aiguille</td></tr><tr><td>Seringue de 20 mL</td><td>VWR</td><td>BD302831</td><td>BD Seringue Slip Tip Gradué</td></tr><tr><td>Colle tissulaire</td><td>Santa Cruz Animal Health</td><td>sc-361931</td><td>3 mL</td></tr><tr><td>Lampe chauffante</td><td>Fluker</td><td>27002</td><td>5,5" Lampe chauffante pour reptiles avec pince et interrupteur</td></tr><tr><td>0,9 % sérum physiologique</td><td>stérile Pfizer</td><td>00409-4888-10</td><td>0,9 % chlorure de sodium pour injection, 10 mL</td></tr><tr><td>Lubrifiant pour les yeux</td><td>Watson Rugby</td><td>PV926977</td><td>Larmes artificielles Lubrifiant Pommade pour les yeux, 1/8 oz</td></tr><tr><td>Feuilles absorbantes Chux</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>1420662</td><td>Rembourrage absorbant jetable</td></tr><tr><td>Ciseaux à iris</td><td>World Precision Instruments</td><td>503708-12</td><td>11,5 cm, droit, paquet de 12</td></tr><tr><td>Ruban chirurgical</td><td>3M Durapore</td><td>1538-0</td><td>1/2" x 10 yard rouleau, soie, hypoallergénique</td></tr><tr><td>Souris Lit PET</td> Dans <td>la maison</td><td></td><td>4 souris PET</td></tr><tr><td>lit Briquet</td><td>Bic</td><td>UDP2WMDC</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Henry Schein</td><td>NDC 11695-6776-2</td><td>Isothésie, anesthésique par inhalation, 250 mL</td></tr><tr><td>Oxygen</td><td>Praxiar</td><td>UN1072</td><td>Gaz comprimé</td></tr><tr><td>Cassette d’autoradiographie</td><td>Cole Palmer</td><td>EW-21700-34</td><td>Aluminium, 8 » x 10</td></tr> » <tr><td>Film d’autoradiographie</td><td>GE Life Sciences</td><td>28-9564-78</td><td>Écran de stockage au phosphore BAS-IP SR 2025 E Super Résolution, 20 &times ; 25 cm, écran seul</td></tr><tr><td>Lames de microtome</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>30-508-35</td><td>MB35 Premier Jetable, angle de coupe de 34 po</td></tr><tr><td>Microtome</td><td>Microm</td><td></td><td>HM 550</td></tr><tr><td>Lames de microscope</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550-15</td><td>Superfrost&trade ; Plus Lames de microscope</td></tr><tr><td>OCT liquide</td><td>VWR</td><td>25608-930</td><td>Formulation de glycols et de résines solubles dans l’eau pour le sectionnement de cryostats à des températures de -10&deg ; C (14&deg ; F) et ci-dessous</td></tr><tr><td>Moules de congélation</td><td>Poly sciences</td><td>18646A-1</td><td>Moules à paraffine jetables</td></tr><tr><td>Saran wrap</td><td>Saran</td><td>25700001300</td><td></td></tr><tr><td>Désinfectant</td><td>Virkon S</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

imagerie de la neuroinflammation utilisant [11c] dpa-713 dans un modèle murin d’accident vasculaire cérébral ischémique d’animal familier

PET Imaging of Neuroinflammation Using [11C]DPA-713 in a Mouse Model of Ischemic Stroke

Neuroinflammation est au centre de la cascade pathologique après accident vasculaire cérébral ischémique. Méthodes d’imagerie moléculaires non invasifs sont susceptibles de donner un aperçu critique de la dynamique temporelle et le rôle de certaines interactions neuro-immune en course. Plus précisément, l’imagerie de translocator protéine 18 kDa (TSPO), un marqueur d’activé la microglie et les cellules périphériques de lignée myéloïde, tomographie par émission de positrons (TEP) fournit un moyen pour détecter et suivre in vivode la neuro-inflammation. Nous présentons ici une méthode pour quantifier avec précision à l’aide de la neuro-inflammation [11C]N,N-Diethyl-2-[2-(4-methoxyphenyl)-5,7-dimethylpyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl]acetamide ([11C] DPA-713), une prometteuse deuxième génération TSPO-PET traceurs radioactifs, en occlusion de l’artère cérébrale moyenne distale (dMCAO) par rapport aux souris opérés. MRI a été effectué 2 jours post-dMCAO chirurgie afin de confirmer l’accident vasculaire cérébral et de définir l’emplacement de l’infarctus et le volume. L’imagerie PET/Computed Tomography (CT) a été réalisée 6 jours post-dMCAO pour capturer l’augmentation maximale en niveaux TSPO suite accident vasculaire cérébral. Analyse quantitative d’images PET a été menée afin d’évaluer l’absorption du [11C] DPA-713 dans le cerveau et la rate des souris dMCAO et sham pour évaluer le niveau central et périphérique de l’inflammation. In vivo [11C] Absorption de cerveau DPA-713 a été confirmée par ex vivo autoradiographie.

Souris a subi MRI pour vérifier la course réussie et [11C] DPA-713 PET a été réalisée par balayage 4 souris en même temps. PET, CT et des images de résonance ont été conjointement inscrits avant manuellement dessin cerveau ROIs et effectue l’analyse d’atlas de cerveau split semi-automatisé, afin d’étudier la captation du traceur en régions homolatérale et controlatérale (Figure 2).
Images TEP/CT et courbes temps/activité (activité de TAC-traceurs radioactifs en fonction du temps) affichent l’absorption accrue [11C] DPA-713 dans l’ipsilatéral contre hémisphère controlatéral (Figure 3A). Données de quantification des images dynamiques de cerveau PET, à l’aide de résumés de 50 à 60 min, a révélé une augmentation significative de traceur de participation (% ID/g dans l’ipsilatéral (infarcie) par rapport à l’hémisphère controlatéral dans dMCAO, mais pas chez les souris de sham utilisant le manuellement dessiné) Approche ROI (Figure 3B). Une absorption accrue a été observée également dans l’hémisphère ipsilatéral entre souris dMCAO et sham. Aucune différence significative entre les hémisphères homolatéral et controlatéral ont été observés en utilisant l’approche de l’atlas, probablement en raison de l’atlas ROIs étant supérieure à la taille de l’infarctus (généralement limitée au cortex somatosensoriel), donc diluer la signal. Cependant, augmentation de l’absorption globale en dMCAO par rapport à l’imposture a été observée pour tous les ROIs, qui s’aligne sur les rapports précédents, en utilisant des souris modèle OACM, démontrant une expression TSPO accrue dans les régions à l’extérieur de l' infarctus19. Les ratios ipsilatéral/controlatérale augmentaient dans la dMCAO par rapport aux souris factice à l’aide de ces deux approches ; Toutefois, cette différence n’est significative dans le cortex à l’aide de l’approche d’atlas du cerveau en raison de la plus grande variance dans l’approche ROI. Ceci peut être surmonté en augmentant le nombre de souris dans chaque groupe. Quantification de l’absorption de DPA-713 [11C] dans la rate ont montré aucune différence significative entre les groupes (Figure 4).
Résultats d’imagerie de PET de souris de le dMCAO cerveau ont été confirmés par l’ex vivo haute résolution numérique autoradiographie (Figure 5). L’absorption accrue [11C] DPA-713 a été observée chez infarci tissu avec signal négligeable en entourant les tissus cérébraux sains. Analyse quantitative de ces images a révélé homolatéral, controlatéral ratios allant de 1,4 à 2,09 chez la souris dMCAO.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig1.jpg"> Figure 1 : TEP et configuration de l’espace de travail. Tous les espaces de travail étaient couverts de rembourrage de protection absorbant pour créer un environnement stérile. (A) après étalonnage, un lit de souris 3D-imprimés, équipé pour l’imagerie 4 souris en même temps a été obtenu dans le scanner et les coiffes pour toutes les 4 souris attachées à l’anesthésie. (B) l’équipement nécessaire pour l’imagerie TEP ont été préparées à l’avance, y compris les cathéters de 27,5 G remplis de solution saline, Lubrifiant oculaire, éthanol écouvillons, lampes chauffantes, ruban chirurgical, colle tissu, seringues de dose de 0,5 mL, ciseaux et un briquet. (C) pour l’injection de traceurs radioactifs, place salin-flush seringues et ciseaux à l’arrière du scanneur. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig1large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig2.jpg"> Figure 2 : ROI ipsilatéral/controlatérale et hémisphère droit/gauche-Split Brain Atlas PET Image analyse processus. Analyse d’image logiciel a été utilisé pour déterminer la captation du traceur dans les régions d’intérêt (ROIs) en utilisant manuellement homolatérale et controlatérale tirées des ROIs et une approche semi-automatisée 3D atlas « split brain ». Enregistrement automatique de TEP/CT 3D a été réalisé suivie d’une inscription manuelle de l’IRM cérébrale dans le crâne de souris correspondant défini dans l’image de CT. L’outil ROI 3D a été utilisé pour dessiner manuellement ipsilatéral (rouge) et controlatérales ROIs (verts) à l’aide de l’infarctus, comme une référence sur l’IRM. Pour l’approche « split brain », l’atlas de cerveau de souris gauche/droite-split 3D a été chargé et monté à l’intérieur du crâne au sens de l’image de CT. ROIs de cerveau utilisés pour la quantification dans cet atlas de cerveau de souris 3D incluent Cortex gauche (gris foncé), hippocampe de gauche (bleu bleuet), gauche Striatum (Deep Pink), Cortex droit (rouge tomate), hippocampe de droite (vert) et droit Striatium (Cyan). L’absorption du [11C] DPA-713 dans chacune des régions a été obtenue en nCi/cc et a été par la suite converti en %ID/g en normalisant à la dose de correction de désintégration au moment de la numérisation pour chaque souris. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig2large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig3.jpg"> Figure 3 : Représentant In Vivo [11C] DPA-713 cerveau absorption DMCAO et les souris de l’imposture. (A) images TEP/CT dynamique et TAC démontrent l’absorption accrue [11C] DPA-713 dans le cortex ipsilatérale de souris qui a subi une DMCAO (n = 3) et une légère augmentation pour sham (n = 3) exploité souris, souris DMCAO démontrer significativement plus contraste dans la dose injectée de pourcentage entre l’infarctus et le côté controlatéral du cerveau (%ID/g). (B) quantification PET (50-60 min a résumé) a révélé une absorption accrue significativement dans le retour sur investissement ipsilatérale en utilisant l’approche ROI et dans le cortex (Ctx) en utilisant l’approche « split brain » atlas. Aucune des différences significatives dans l’hippocampe (HC) ou striatum (Str). Ratios ipsilatéral à controlatérale accrues ont été vus analysant les deux approches, mais n’est statistiquement significative dans le Ctx en utilisant l’approche d’atlas du cerveau. * (p &lt; 0,05), *** (p &lt; 0,001) <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig3large.jpg" target="_blank">s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig4v2.jpg"> Figure 4 : Représentant In Vivo [11C] DPA-713 rate absorption dans les dMCAO et les souris de Sham. (A) images TEP/CT dynamiques DPA-713 [11C] montrant rate ROIs de dMCAO (n = 3) et sham (n = 3) souris. (B) résultats quantitatifs ne démontrent aucun résultat significatif en absorption rate entre souris dMCAO et sham. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig4v2large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57243/57243fig5v2.jpg"> Figure 5 : Représentant l’autoradiographie résultats. Images numériques autoradiographie démontrent accrue [11C] DPA-713 absorption dans l’ipsilatéral par rapport à l’hémisphère controlatéral. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57243/57243fig5v2large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>

Imagerie de la tomographie par émission de positrons (TEP) de translocator protéine 18 kDa (TSPO) fournit un moyen non invasif pour visualiser le rôle dynamique de la neuro-inflammation dans le développement et la progression des maladies du cerveau. Ce protocole décrit une autoradiographie TSPO-PET et ex vivo pour détecter la neuro-inflammation dans un modèle murin d’accident vasculaire cérébral ischémique.

Imagerie de la Neuroinflammation utilisant [11C] DPA-713 dans un modèle murin d’accident vasculaire cérébral ischémique d’animal familier

Neuroinflammation is central to the pathological cascade following ischemic stroke. Non-invasive molecular imaging methods have the potential to provide ...

L’objectif global de cette expérience est de quantifier avec précision la distribution spatiale et l’étendue de la neuroinflammation dans un modèle murin d’AVC ischémique à l’aide de l’imagerie TSPO-TEP et IRM et de valider ces résultats in vivo à l’aide de l’autoradiographie ex vivo. Je suis vraiment ravi de partager avec vous ce guide étape par étape sur la façon d’utiliser l’imagerie TEP pour visualiser la neuroinflammation chez un sujet vivant. Ici, nous utilisons un modèle murin d’AVC à titre d’exemple.Maintenant, pourquoi voudriez-vous utiliser cette technique ? Il y a plusieurs raisons. La première est que la neuroinflammation, qui n’est qu’une inflammation qui se produit dans le système nerveux central, est considérée comme intimement associée et est à la base de très nombreuses maladies du cerveau, y compris les accidents vasculaires cérébraux, mais aussi la maladie d’Alzheimer, la sclérose en plaques, la maladie de Parkinson, et la liste est longue.Il est donc extrêmement important que nous disposions de ces techniques qui nous permettent vraiment d’étudier ces phénomènes biologiques. Deuxièmement, l’imagerie TEP offre un certain nombre d’avantages par rapport à certaines des techniques plus traditionnelles. Par exemple, la plupart de ces techniques traditionnelles reposent fortement sur l’utilisation de tissus cérébraux post-mortem humains et de souris, et bien qu’elles aient fourni un certain nombre d’informations importantes, ces techniques sont statiques par nature, ce qui signifie qu’elles ne peuvent vraiment nous donner des informations que sur un moment dans le temps.Puisque nous savons que le cerveau et le système immunitaire sont tous deux très dynamiques, il est logique que nous voulions avoir une technique qui nous permette de vraiment capturer ces processus moléculaires dans des systèmes vivants et intacts, donc dans leur environnement d’origine en temps réel, et c’est exactement ce que fait l’imagerie TEP. Ici, nous allons vous montrer comment nous utilisons un radiotraceur PET spécifique, le DPA-713, qui est connu pour se lier à la TSPO ou protéine translocatrice. Nous allons vous montrer spécifiquement comment nous injectons une image non seulement dans une souris, mais dans quatre souris en même temps de manière dynamique, et pourquoi c’est si important, c’est que cela aide vraiment à augmenter le nombre de souris que vous pouvez imager n’importe quel jour avec le même lot de traceur, rationalisant ainsi vraiment vos expériences.Bien que cela soit techniquement difficile, j’espère vraiment que cette vidéo pourra vous guider afin que vous puissiez le faire dans votre propre laboratoire. Commencez par positionner les souris anesthésiées sur le lit du scanner TEP/CT, en vous assurant qu’elles sont bien redressées et bien insérées dans les cônes nasaux. Collez la tête et le corps de chaque souris au lit avec du ruban chirurgical souple, en veillant à ce que la respiration ne soit pas limitée par le placement du ruban.Une fois que les animaux sont en sécurité dans le lit et que la respiration est stable, allumez le réticule laser et déplacez le lit de balayage de manière à ce qu’il s’aligne avec le cerveau des quatre souris. Déplacez le lit du scanner en position d’acquisition avec le cerveau des souris aussi près que possible du centre du champ de vision. Acquérez une image d’éclaireur des souris pour vérifier leur position, et ajustez la position en faisant glisser la boîte de champ de vision sur l’interface si nécessaire.Enfin, cliquez sur Démarrer le flux de travail dans le logiciel du scanner pour commencer la tomodensitométrie, en veillant à sélectionner Afficher les invites interactives de l’utilisateur, afin que la TEP puisse être démarrée manuellement avant l’injection de traceur. Une fois que les souris passent automatiquement de la TDM à la TEP, installez l’arrière du scanner pour l’injection du radiotraceur. Placez un rembourrage protecteur et absorbant sur un rebord et assurez-vous que des ciseaux et un briquet sont à portée de main.Coupez le tube scellé du cathéter avec des ciseaux. Vérifiez que les lignes du cathéter sont exemptes de bulles et confirmez que la canule est toujours dans la veine en effectuant un rinçage salin de 10 à 20 microlitres, puis chargez des seringues de dose précédemment mesurées dans chacun des quatre cathéters, en gardant une trace de la dose administrée à chaque souris. Cliquez sur OK lorsque le scan PET est prêt à démarrer tout en démarrant simultanément une minuterie de 10 secondes.Ayez deux chercheurs à l’arrière du scanner avec les seringues de dose à la main pour injecter les quatre souris simultanément lorsque la minuterie atteint zéro. Rincez chaque cathéter avec 50 à 100 microlitres de solution saline pour vous assurer que la dose complète pénètre dans la veine de la queue et refermez à nouveau le tube à l’aide d’un briquet. Ensuite, mesurez les seringues de dose à l’aide d’un calibrateur de dose pour obtenir une valeur de radioactivité résiduelle.Prenez note des valeurs et de l’heure à laquelle elles sont enregistrées. Une fois le balayage terminé, remettez le lit en PET dans sa position d’origine à l’aide du bouton d’accueil horizontal dans le panneau de commande de mouvement. Retirez les souris du scanner et retirez délicatement le cathéter.Appliquez doucement une pression sur le site de canulation pour éviter les saignements excessifs. Mesurez ensuite l’activité résiduelle dans le cathéter à l’aide d’un calibrateur de dose. Enfin, reconstruisez les données en ouvrant le logiciel de gestion de post-traitement, qui reconstruira automatiquement chaque numérisation à l’aide des données de l’histogramme généré à partir du premier fichier.Pour l’analyse TEP, commencez par ouvrir le logiciel d’analyse d’images, cliquez sur l’icône Ouvrir les données pour charger l’image CT et sélectionnez l’icône Ajouter des données pour charger la TEP dynamique. Effectuez un contrôle visuel de la qualité des données via l’opérateur de séries chronologiques dans le menu déroulant. Sélectionnez référence et global, puis appliquez un minimum et un maximum appropriés pour l’échelle de couleurs.Visualisez les données TEP dynamiques image par image, en vérifiant l’absorption de radioactivité et en vérifiant toute confusion de mouvement dans le balayage. Ensuite, créez une image TEP moyenne à l’aide de la fonction Arithmétique. Choisissez la moyenne sélectionnée, désélectionnez Référence et assurez-vous que les options Entrée 1, Entrée 2 et Entrée sont sélectionnées pour créer une moyenne de toutes les images PET.Allez dans l’onglet Gestionnaire de données et faites glisser l’image moyenne jusqu’à la position Entrée 1 pour permettre la visualisation du signal PET à l’aide de l’image PET moyenne. Ensuite, redistribuez l’échelle de couleurs en cliquant sur le calcul automatique dans l’outil Min/Max. Ensuite, enregistrez le TC dans le fichier PET moyen à l’aide de la fonction 3D automatique dans le menu déroulant Enregistrement de réorientation.Sélectionnez Réf et entrée 1, puis choisissez Rigide, Rapide, Entrée 1 à l’enregistrement de la référence. Vérifiez visuellement l’enregistrement dans les trois dimensions et ajustez manuellement si nécessaire dans l’onglet Manuel 3D à l’aide des fonctions Translation et Rotation. Lorsque vous êtes satisfait de l’enregistrement, sélectionnez Entrée 2 et Entrée et appliquez à tous les cadres PET en cliquant sur la coche.Faites un clic droit sur les fichiers CT et PET dans le DM et enregistrez-les en tant que brut. Ensuite, sélectionnez Recadrage dans le menu déroulant et faites glisser les limites de l’image pour recadrer la tête d’une souris à la fois sous le tronc cérébral. Réorientez manuellement les images TEP et TDM afin que le crâne soit droit dans toutes les dimensions.Chargez l’image MR de cette souris à l’aide du bouton Ajouter des données en haut à gauche de l’interface. Déplacez l’IRM à l’aide de la réorientation 3D manuelle et ajustez-la au crâne dans l’image CT. Ensuite, désactivez la visualisation PET en la désélectionnant dans l’onglet Visual Controller et utilisez uniquement le MR et le CT pour dessiner la région d’intérêt ou le ROI.Dans l’outil ROI 3D, cliquez sur le bouton Ajouter un ROI pour créer un nouveau ROI et le nommer Infarct. Sélectionnez l’outil Spline, cliquez avec le bouton gauche de la souris pour dessiner la bordure de la zone d’intérêt et cliquez avec le bouton droit de la souris pour la fermer. Ensuite, créez un nouveau retour sur investissement et étiquetez-le comme controlatéral.Faites un clic droit sur le retour sur investissement Infarct et sélectionnez Exporter. Déplacez ensuite le ROI en position 2, Entrée 1, pour permettre la visualisation et la réorientation manuelle du nouveau ROI. Avec uniquement l’entrée 1 sélectionnée, cochez la case ROI et choisissez Afficher uniquement pour permettre la visualisation du ROI Infarct sans le réorienter.Dans le menu Enregistrement de la réorientation, appliquez un retournement gauche-droite à l’aide de la fonction Opérateur et déplacez manuellement le nouveau retour sur investissement vers la région identique du côté controlatéral. Ensuite, sélectionnez l’opérateur Arithmétique et appliquez une multiplication scalaire de deux au nouveau ROI, permettant une quantification indépendante des ROI. Revenez à l’outil ROI 3D.Allez dans l’onglet Expert et expérimental, puis cliquez sur le bouton Importer le retour sur investissement. Sélectionnez l’entrée 1 dans la boîte de dialogue pour charger le nouveau volume en tant que retour sur investissement controlatéral. Enfin, faites un clic droit sur l’image PET moyenne, déchargez-la et rallumez le PET.Générez les résultats quantitatifs de l’adoption à l’aide de l’icône Exporter les résultats dans l’outil ROI 3D. Les images TEP/TDM résultantes et les courbes d’activité temporelle montrent une augmentation de l’absorption des radiotraceurs dans les hémisphères ipsilatéraux par rapport aux hémisphères controlatéraux. La quantification d’images cérébrales TEP dynamiques à l’aide de données additionnées de 50 à 60 minutes a révélé une augmentation significative de l’absorption du traceur dans l’hémisphère ipsilatéral par rapport à l’hémisphère controlatéral chez les souris dMCAO, mais pas chez les souris factices, en utilisant l’approche ROI dessinée manuellement.Après avoir observé cette technique, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de quantifier avec précision et efficacité la neuroinflammation dans un modèle murin d’AVC ischémique via TSPO-PET, en utilisant des méthodes d’analyse d’images automatiques et manuelles. Il est important de noter que vous devriez également être en mesure de confirmer ces résultats in vivo à l’aide de l’autoradiographie numérique ex vivo. Étant donné que la demi-vie du carbone 11 est si courte, il est essentiel d’établir un plan expérimental et un calendrier clairs avant de tenter cette procédure afin de maximiser la quantité et la qualité de vos données.Suite à cette procédure, d’autres méthodes telles que l’immunohistochimie peuvent être effectuées pour répondre à des questions supplémentaires telles que la corrélation entre l’activation gliale et l’expression de TSPO. Gardez à l’esprit que l’utilisation de la radioactivité peut être extrêmement dangereuse. Pour minimiser votre exposition, utilisez des vêtements de protection, des écrans de plomb et augmentez votre distance lors de l’exécution de cette procédure.

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Médecine

Source : Chaney, A. M., et.al.  Imagerie TEP de la neuroinflammation à l’aide de [11C]DPA-713 dans un modèle murin d’AVC ischémique. J. Vis. exp. (2018).  Cette vidéo présente une technique d’imagerie in vivo de la neuroinflammation dans un modèle murin d’AVC ischémique à l’aide d’un radiotraceur spécifique au TSPO. Après l’injection, le radiotraceur se lie à TSPO, une protéine située sur la membrane mitochondriale externe et surexprimée dans les cellules immunitaires activées. Un scanner...

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Source : Ouyang, Y., et al. Imagerie TEP/IRM simultanée au cours de l’hypoxie-ischémie cérébrale de la souris. J. Vis. Exp. (2015)Cette vidéo présente une technique permettant d’évaluer les lésions d’hypoxie cérébrale par tomographie par émission de positrons (TEP) et imagerie par résonance magnétique (IRM) simultanées. Une souris anesthésiée subit une ligature de l’artère carotide commune (ACC), réduisant le flux sanguin vers un hémisphère cérébral et le prédisposant aux lésions induites par...

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Imagerie de la Neuroinflammation utilisant 11C DPA-713 dans un modèle murin d’accident vasculaire cérébral ischémique d’animal familier (Vidéo) | JoVE Journal

Imagerie de la Neuroinflammation utilisant [¹¹C] DPA-713 dans un modèle murin d’accident vasculaire cérébral ischémique d’animal familier

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