יחידנית או משולבת הדמיה גישה המבוססת על מיקרו-CT וקרינה פלואורסצנטית טומוגרפיה מולקולרית להערכת האורך של ריאות הנגרמת Bleomycin פיברוזיס בעכברים
13 באפריל 2018
אנו מתארים הדמיה גישה המבוססת על מיקרו-CT וקרינה פלואורסצנטית טומוגרפיה מולקולרית להערכת האורך של המודל פיברוזיס הריאות העכבר המושרה על ידי החדרה intratracheal כפול של bleomycin יחידנית או פולשני משולבת.
המטרה הכוללת של מחקר זה על מודל עכבר דמוי IPF היא לנטר לאורך זמן פיברוזיס ריאתי באמצעות טכניקות הדמיה לא פולשניות כגון FMT ומיקרו-CT. שיטה זו יכולה לקדם את הרצף בהתייחס לאירועים מולקולריים ספציפיים אלה המתרחשים בפיברוזיס ריאתי. היתרון העיקרי של טכניקות אלה הוא שניתן לנטר שינויים אנטומיים של אירועים מולקולריים ספציפיים באופן לא פולשני.
היישומים של טכנולוגיות אלה מתרחבים לטיפול בפתולוגיה של IPF מכיוון שהמיזוג של FMT ומיקרו-CT מייצג את האפשרות לחקור את התקדמות המחלה והערכת טיפול חדש. התחל במיקום עכבר מורדם על פלטפורמת האינטובציה ותלה אותו על ידי החותכות שלו המונחות על החוט. הפעל את הגרון, ואז קח זוג מלקחיים קהים ופתח בעדינות את הפה.
הנח את להב הגרון לכיוון החלק האחורי של הפה עד לדמיון של פתח קנה הנשימה. השתמש ביד השנייה כדי להכניס את צינור המסירה המחובר לקצה צינור ה-PE לקנה הנשימה. סובב את השסתום התלת-כיווני כדי לספק 50 מיקרוליטר בלאומיצין.
לאחר ההתקנה, הסר במהירות את הצינור מקנה הנשימה כדי למנוע חנק. החזק את העכברים זקוף למשך מספר שניות. להזרקת בדיקה קח את העכבר בזנב ואפשר לו לאחוז במכסה הכלוב.
לאחר מכן אחוז בכתפיים והחזק את העכבר בשרוול. טבלו את הזנב בכוס מים חמים כדי לגרום לוורידים להתנפח להדמיה קלה יותר והחדרת מחט. מצא את שני הוורידים הזנביים משני צידי הזנב, לא את העורק בצד התחתון של הזנב.
הכנס את המחט בגודל 26 של מזרק 1 מיליליטר טעון MMP לווריד והזריק את תמיסת בדיקת MMP ב-10 מיליליטר לק"ג משקל גוף. להתחיל לאתחל את תוכנת רכישת התאריכים ולפתוח מחקר חדש במסד הנתונים עבור הניסוי. לפני תחילת ההדמיה, העבר את העכבר המגולח והמורדם לאמצע קלטת ההדמיה.
שמור על העכבר שטוח, מאובטח ודחוס בעדינות כנגד שני החלונות של קלטת ההדמיה. לאחר מכן בחלון הסריקה של התוכנה, לחץ על נושא"ולאחר מכן תצוגה מקדימה כדי לראות את התמונה החיה. צייר את אזור הסריקה גדול מספיק כדי שהרקמות המקיפות את אזור הקרינה הצפוי יילכדו.
לאחר ציור ה-ROY, לחץ על הוסף לתור השחזור "ולאחר מכן לחץ על סריקה" כדי לדמות את העכבר. לאחר השלמת רכישת התמונה, הסר את העכבר מקלטת ההדמיה והחזר לכלוב הביתי. כמת את הפיקומולים של הקרינה באמצעות כלי ה-ROY והפחית את ה-ROY בסביבות 700 עד 800 מילימטרים מעוקבים על האות המגיע מאזור הריאות.
חזור על ההדמיה כל שבעה ימים או לפי הצורך. כדי לצלם באמצעות מיקרו-CT, הפעל תחילה את המיקרו-CT על ידי לחיצה על כפתור ההפעלה הירוק והפעל את התוכנה כדי לחמם את מקור הרנטגן. צור את מסד הנתונים על ידי לחיצה על מסד נתונים חדש"ובנה את הדפדפן על סמך מספר העכברים בניסוי.
לפני תחילת הסריקה, בחר פרמטרי רכישה בחלון בקרת התוכנה באופן הבא. הגדר את מתח צינור הרנטגן ל-90 קילו-וולט, זרם צינור הרנטגן CT ל-160 מיקרו אנגסטרום, זרם צינור רנטגן חי ל-80 מיקרו אנגסטרומים ושדה הראייה ל-36 מילימטרים. בחר ללא טכניקת שער "ורזולוציה גבוהה" וארבע דקות לטכניקת סריקה.
לאחר הרדמת העכבר בשאיפה של 3% איזופלורן, הנח אותו על מיטת החי המוחדרת לתוך הקדח הקטן עם חרוט אף המספק אספקה קבועה של חומר הרדמה. קבעו את הכפות בעזרת סרט על המיטה כדי לאפשר לחשוף את החזה. בצד הבא דלת המכשירים נסגרה והפעילו מצב חי כדי לראות את מיקום העכבר בזמן אמת על ידי לחיצה על כפתור הצילום.
הזז את מיטת החיות כדי ליישר את החזה עם שדה הראייה באמצעות הכפתורים במכשיר ה-CT. לאחר שהעכבר ממורכז, סובב את השער כדי לאשר את מיקום המיטה האופטימלי על ידי בחירה ב-90 מעלות ולחיצה על הגדר"לאחר מכן לחץ על כפתור סריקת ה-CT. לחץ על כן"להודעה המודיעה שמקור הרנטגן יופעל.
לאחר ההדמיה, הכניסו את בעלי החיים בחזרה לכלוב ועקבו אחריהם עד להתאוששות מלאה מההרדמה. חזור על ההדמיה כל שבעה ימים או לפי הצורך. צביעה בטריכרום של מאסון חושפת את המורפולוגיה ברקמת הריאה.
תמונות של הקבוצה שטופלה בבלאומיצין הראו דפוס בולט של פיברוזיס החל מהיום השביעי בעיקר כגושים פיברוטיים בודדים והתקדם ביום ה-14 לקונגלומרטים של קולגן מוחלף ונותר ללא שינוי עד היום ה-21. הדמיית מיקרו-CT חוזרת ונשנית אפשרה כימות ופילוח של דרכי הנשימה באונות ריאה של פיברוזיס. דרכי הנשימה חולקו לחלק מרכזי ודיסטלי.
החלק הדיסטלי של דרכי הנשימה הוא מערכת התוך ריאה ומתפצל לאונות הריאה כמו אונת הגולגולת הימנית, האונה האמצעית הימנית, אונת הזנב הימנית, אונת האביזר הימנית והריאה השמאלית. כימות רדיוס דרכי הנשימה הראה רדיוס מוגבר בעכברים שטופלו בבלאומיצין בהשוואה לבקרות מלוחות. כל נקודה מייצגת את שגיאת התקן הממוצעת של ממוצע של חמישה בעלי חיים בסך הכל 30 עכברים.
כימות פיברוזיס ריאתי כולל של עכברים שטופלו בבלאומיצין בנקודות זמן שונות מוכיח כי פרמטרי מיקרו-CT אלה תואמים את הממצאים ההיסטולוגיים. לאחר שליטה בטכניקה זו ניתן לבצע לבדיקת סמים באופן שגרתי. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מחלת פיברוזיס ריאתית לחקור את היעילות של הטיפול החוזר במודלים של בעלי חיים דמויי IPF.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג גישה להדמיה רב-מודאלית לא פולשנית המשתמשת ב-Micro-CT ובטומוגרפיה מולקולרית של פלואורסצנציה (FMT) להערכה אורכית של פיברוזיס ריאות במודל של עכבר. השיטה מאפשרת ניטור של שינויים אנטומיים ואירועים מולקולריים ספציפיים הקשורים לפיברוזיס ריאות לאורך זמן.
מרכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- מדעי המוח
- ביולוגיה
- הדמיה רפואית
רקע
- פיברוזיס ריאות היא מחלה מתקדמת שניתן לדגמנה בעכברים.
- טכניקות הדמיה עכשוויות לעיתים דורשות נהלים פולשניים.
- הדמיה לא פולשנית יכולה לשפר את ההבנה של התקדמות המחלה.
- שילוב של FMT עם Micro-CT מציע תצוגה מקיפה של שינויים בריאות.
מטרת המחקר
- לנטר אורכית פיברוזיס ריאות במודל עכבר דמוי IPF.
- להעריך את האפקטיביות של טכניקות הדמיה לא פולשניות.
- לחקור את התקדמות פיברוזיס ריאות ולהעריך טיפולים חדשים.
שיטות ששימשו
- הדמיית Micro-CT להערכה אנטומית.
- טומוגרפיה מולקולרית של פלואורסצנציה למעקב אחר אירועים מולקולריים.
- החדרה תוך-טרכיאלית כפולה של בלאומיצין כדי לגרום לפיברוזיס.
- ניטור של עכברים מורדמים במהלך נהלי ההדמיה.
תוצאות עיקריות
- ניטור מוצלח לא פולשני של התקדמות פיברוזיס ריאות.
- זיהוי אירועים מולקולריים ספציפיים הקשורים לפיברוזיס.
- הוכחת היתרונות של שילוב טכניקות הדמיה.
- יישומים פוטנציאליים בהערכת טיפולים ל-IPF.
מסקנות
- גישת ההדמיה הרב-מודאלית יעילה לחקר פיברוזיס ריאות.
- טכניקות לא פולשניות יכולות לספק תובנות למנגנוני המחלה.
- שיטה זו עשויה להקל על פיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Non-invasive longitudinal imaging of lung fibrosis addresses a critical gap in preclinical IPF research by enabling repeated assessments without terminal procedures. This multimodal approach supports mechanistic de-risking by correlating molecular events with anatomical changes, improving predictive confidence in target validation. The method enhances translational continuity from discovery through preclinical evaluation, reducing late-stage biological risk in antifibrotic programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by tracking molecular events and anatomical progression in IPF-like models.
- Operational Value: Provides quantitative, reproducible readouts for pathway clarification and functional target validation.
- Strategic Value: Supports predictive confidence and portfolio triage through longitudinal disease severity monitoring.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by establishing baseline fibrosis progression.
- Operational Value: Delivers standardized, quantitative imaging outputs suitable for assay reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Enhances screening readiness by enabling reliable compound evaluation in longitudinal studies.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with disease relevance by modeling IPF pathogenesis through bleomycin-induced fibrosis.
- Operational Value: Ensures continuity from discovery through preclinical validation via repeated non-invasive imaging.
- Strategic Value: Informs risk-adjusted advancement decisions by providing longitudinal fibrosis quantification.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from Early Discovery to Lead Identification and Preclinical work by enabling hypothesis testing, pathway clarification, and quantitative disease monitoring.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by linking molecular events to anatomical changes in lung fibrosis.
- Screening: Provides assay readiness through reproducible, quantitative imaging of fibrosis progression over time.
- Analytics: Generates measurable outputs such as airway radius and fluorescence quantification to compare experimental conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by enabling longitudinal monitoring that mirrors clinical disease progression.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable imaging platform for antifibrotic therapy evaluation across multiple study cycles.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence, target validation, reduction of mechanistic ambiguity in fibrosis mechanisms.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability of non-invasive imaging across timepoints.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions, capital efficiency, and reduced late-stage biological risk in IPF programs.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on longitudinal fibrosis data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal imaging, anesthesia, and intravenous probe delivery.
- Depends on Micro-CT and FMT instrumentation with associated software for image acquisition and quantification.
- Necessitates cross-team standardization for consistent imaging protocols and data analysis.
- Involves adaptation considerations for different model systems and probe chemistries.
- Limited by the need for specialized equipment and operator training, as noted in the procedural workflow.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:56
Intratracheal Administration of Bleomycin
1:46
Probe Injection for Fluorescence Molecular Tomography
2:25
Fluorescence Molecular Tomography Imaging
3:45
In Vivo Imaging by Micro-CT
5:45
Results: Time-course and Quantification of Bleomycin-induced Lung Fibrosis
7:09
Conclusion
