Analyse des malformations craniomaxillo-faciales chez la souris à l’aide de la microtomodensitométrie tridimensionnelle
17 janvier 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.
Consultez la transcription complète et accédez à des milliers de vidéos scientifiques
Aperçu
Cet article décrit une méthode utilisant la microtomographie computérisée pour créer et analyser des modèles tridimensionnels des os crânio-maxillo-faciaux chez la souris. Cette approche améliore l'évaluation du développement osseux par rapport aux techniques existantes.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Développement osseux
- Techniques d'imagerie
Contexte
- Les os crânio-maxillo-faciaux sont essentiels pour diverses études biologiques.
- Les méthodes d'évaluation actuelles présentent des limitations.
- La microtomographie computérisée offre une approche novatrice pour l'imagerie détaillée.
- La modélisation 3D peut améliorer la compréhension du développement osseux.
Objectif de l'étude
- Développer une méthode permettant une meilleure segmentation des structures osseuses.
- Améliorer la précision des mesures des os crânio-maxillo-faciaux.
- Fournir un outil fiable aux chercheurs étudiant le développement osseux chez la souris.
Méthodes utilisées
- Importation d'images micro-TDM 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 crânio-maxillo-faciaux.
- Précision améliorée de la modélisation 3D par rapport aux méthodes traditionnelles.
- Visualisation améliorée des structures osseuses.
- Potentiel d'applications élargies en recherche biologique.
Conclusions
- La méthode améliore considérablement l'évaluation du développement osseux.
- La microtomographie computérisée est un outil précieux dans la recherche en neurosciences.
- De futures études pourront exploiter cette technique pour diverses applications.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
L'analyse quantitative en 3D par microCT des os craniomaxillo-faciaux murins permet une évaluation précise des perturbations génétiques et développementales pertinentes pour la modélisation des maladies squelettiques. Ce flux de travail renforce la confiance prédictive dans la validation précoce des cibles et soutient la réduction des risques mécanistiques dans la découverte de thérapeutiques osseuses et crâniofaciales. Une segmentation et une mesure précises des os individuels facilitent un criblage phénotypique robuste et une continuité translationnelle à travers les modèles précliniques.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'interrogation quantitative de la fonction des gènes et de l'impact des voies sur le développement osseux craniofacial.
- Prend en charge la réduction des risques mécanistiques en reliant des mutations génétiques à des phénotypes squelettiques spécifiques.
- Facilite la validation fonctionnelle des cibles grâce à des sorties morphométriques reproductibles.
Développement de criblages et de tests
- Permet une segmentation et une mesure standardisées et reproductibles de multiples os crânio-faciaux.
- Fournit des résultats quantitatifs adaptés à un criblage phénotypique à haute confiance.
- Prépare des systèmes biologiques validés pour l'évaluation de composés en aval et des études comparatives.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les phénotypes osseux précliniques avec des critères d'évaluation pertinents pour la maladie, afin de développer des biomarqueurs translationnels.
- Permet une continuité allant de la découverte génétique à la validation préclinique dans les modèles de maladies squelettiques.
- Appuie les décisions d'avancement pondérées selon les risques, sur la base de données morphométriques solides.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Cette méthode de segmentation et de quantification basée sur la microCT s'intègre dès la phase initiale de découverte jusqu'à la validation de modèles précliniques en recherche squelettique et crâniofaciale.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses et la clarification des voies biologiques en quantifiant les effets spécifiques aux os des perturbations génétiques.
- Écrantage : Fournit des sorties morphométriques reproductibles et quantitatives permettant la standardisation des tests et la préparation à l'écrantage.
- Analyse : Offre des mesures volumétriques et dimensionnelles permettant des comparaisons statistiques entre différents groupes expérimentaux.
- Recherche translationnelle : Facilite la corrélation entre les phénotypes osseux précliniques et les critères d'évaluation cliniques dans les troubles crânio-faciaux.
- Réutilisation en milieu professionnel : Met en place une capacité d'imagerie et d'analyse évolutive et réutilisable pour divers modèles de maladies squelettiques.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles squelettiques.
- Valeur opérationnelle : Standardise la segmentation et la mesure des images pour assurer la reproductibilité et l'évolutivité.
- Valeur stratégique : Améliore les décisions d'aller/arrêt et l'efficacité du capital en fournissant des critères d'évaluation quantitatifs solides.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation et un développement ajustés au risque des programmes squelettiques et craniofaciaux.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en imagerie microCT et en logiciels de segmentation.
- Suppose l'accès à un équipement microCT haute résolution et à une infrastructure analytique adaptée.
- Bénéficie d'une standardisation interéquipes des protocoles de segmentation et des critères de mesure.
- Peut être adapté à divers modèles génétiques et modèles de maladie moyennant des ajustements appropriés des paramètres.
- Les étapes de segmentation manuelle peuvent limiter le débit dans les études à grande échelle.
