Analyse des malformations craniomaxillo-faciales chez la souris à l’aide de la microtomodensitométrie tridimensionnelle
January 17th, 2025
Ici, nous décrivons en profondeur une méthode, basée sur la tomographie micro-informatisée, pour segmenter et mesurer des modèles 3D d’os craniomaxillo-faciaux chez la souris, afin de mieux évaluer le développement de l’os craniomaxillo-facial chez la souris que ce qui est possible avec les méthodes actuelles.
Pour commencer, importez l’image Micro-CT du crâne de la souris dans le logiciel. Faites un clic droit sur la page Masques et sélectionnez Nouveau masque. Une nouvelle couche nommée verte apparaîtra.
Sur la page Seuillage qui s’affiche, sélectionnez la plage de seuil requise. Cliquez sur le calque vert nouvellement créé dans la page Masques, puis sélectionnez Calculer 3D dans le menu déroulant. Dans l’interface des objets 3D, cliquez avec le bouton droit sur Vert, puis cliquez sur Propriétés.
Cliquez ensuite sur Couleur pour modifier le codage de tous les modèles 3D reconstruits avec des os différents. Ensuite, à l’aide de l’outil gomme du menu d’édition, effacez manuellement les os attachés à la mandibule dans chaque couche du plan sagittal 2D. Après avoir cliqué sur l’option de croissance de la région, sélectionnez la région de la mandibule sur le plan sagittal 2D.
Sur la page Masques, sélectionnez Calculer 3D dans le menu déroulant et cliquez sur le calque nouvellement créé pour l’étiqueter comme mandibule. Désactivez le clic droit visible sur l’écran et sélectionnez Zoom en plein écran. Cliquez ensuite sur Mesurer et sélectionnez distance dans le menu déroulant.
Pour calculer la longueur, marquez les bons points sur l’image 3D. Dans l’interface des objets 3D, faites un clic droit sur la mandibule, suivi d’un module Volume Propriétés et informations sur les propriétés. Pour lire les valeurs de volume reconstruites pour chaque bloc osseux maxillo-facial crânio-facial, mesurez l’os frontal de la mandibule, l’os pariétal, l’os nasal, le prémaxillaire, le maxillaire, l’os interpariétal et l’os occipital de la même manière.
L’analyse Micro-CT a montré une corrélation dose-dépendante entre l’expression alpha négative dominante de RAR et les anomalies squelettiques, y compris la réduction de la longueur des os mandibulaires, frontaux et pariétaux. L’inhibition de notre RAR dans les ostéoblastes a conduit à des déformations craniofaciales caractérisées par des changements dans la forme, la taille et les niveaux d’ossification des os crâniens du visage.
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Aperçu
Cet article détaille une méthode utilisant la microtomographie à computed pour créer et analyser des modèles 3D des os craniomaxillofaciaux chez les souris. Cette approche améliore l'évaluation du développement osseux par rapport aux techniques existantes.
Composants clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neuroscience
- Développement osseux
- Techniques d'imagerie
Contexte
- Les os craniomaxillofaciaux sont cruciaux pour diverses études biologiques.
- Les méthodes actuelles d'évaluation ont des limites.
- La microtomographie à computed offre une approche novatrice pour une imagerie détaillée.
- La modélisation 3D peut améliorer la compréhension du développement osseux.
Objectif de l'étude
- Développer une méthode pour une meilleure segmentation des structures osseuses.
- Améliorer la précision des mesures des os craniomaxillofaciaux.
- Fournir un outil fiable aux chercheurs étudiant le développement osseux chez les souris.
Méthodes utilisées
- Importation d'images Micro-CT dans un logiciel spécialisé.
- Création de nouveaux masques pour la segmentation.
- Application de techniques de seuillage pour une modélisation précise.
- Calcul de représentations 3D des os segmentés.
Résultats principaux
- Segmentation réussie des os craniomaxillofaciaux.
- Amélioration de la précision dans la modélisation 3D par rapport aux méthodes traditionnelles.
- Visualisation améliorée des structures osseuses.
- Potentiel pour des applications plus larges dans la recherche biologique.
Conclusions
- La méthode améliore significativement l'évaluation du développement osseux.
- La microtomographie à computed est un outil précieux dans la recherche en neurosciences.
- Les études futures peuvent exploiter cette technique pour diverses applications.
Questions fréquemment posées
Executive Industry Relevance
Quantitative 3D microCT analysis of murine craniomaxillofacial bones enables precise assessment of genetic and developmental perturbations relevant to skeletal disease modeling. This workflow enhances predictive confidence in early-stage target validation and supports mechanistic de-risking for bone and craniofacial therapeutic discovery. Accurate segmentation and measurement of individual bones facilitate robust phenotypic screening and translational continuity across preclinical models.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative interrogation of gene function and pathway impact on craniofacial bone development.
- Supports mechanistic de-risking by linking genetic mutations to discrete skeletal phenotypes.
- Facilitates functional target validation through reproducible morphometric outputs.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible segmentation and measurement of multiple craniofacial bones.
- Delivers quantitative outputs suitable for high-confidence phenotypic screening.
- Prepares validated biological systems for downstream compound evaluation and comparative studies.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical bone phenotypes with disease-relevant endpoints for translational biomarker development.
- Enables continuity from genetic discovery through preclinical validation in skeletal disease models.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on robust morphometric data.
Pipeline & Workflow Integration
This microCT-based segmentation and quantification method integrates from early discovery through preclinical model validation in skeletal and craniofacial research.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by quantifying bone-specific effects of genetic perturbations.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative morphometric outputs for assay standardization and screening readiness.
- Analytics: Provides volumetric and dimensional measurements enabling statistical comparison across experimental groups.
- Translational Research: Facilitates alignment of preclinical bone phenotypes with clinical endpoints in craniofacial disorders.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, reusable imaging and analysis capability for diverse skeletal disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in skeletal target validation.
- Operational Value: Standardizes image segmentation and measurement for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by providing robust quantitative endpoints.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of skeletal and craniofacial programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microCT imaging and segmentation software.
- Demands access to high-resolution microCT instrumentation and analytical infrastructure.
- Benefits from cross-team standardization of segmentation protocols and measurement criteria.
- Adaptable to various genetic and disease models with appropriate parameter adjustments.
- Manual segmentation steps may limit throughput for large-scale studies.
