הדמיה של תאי CD19+ B במודל ניסיוני של עכבר אנצפלומיאליטיס אוטואימונית באמצעות טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים
20 בינואר 2023
מאמר זה מפרט מתודולוגיה לתיוג רדיואקטיבי של נוגדן חד-שבטי אנטי-CD19 ספציפי לבני אדם וכיצד להשתמש בו כדי לכמת תאי B במערכת העצבים המרכזית וברקמות היקפיות של מודל עכברי של טרשת נפוצה באמצעות הדמיית in vivo PET, ספירת גמא ex vivo וגישות אוטורדיוגרפיה.
טכניקה זו משתמשת בדימות PET כדי להבהיר את התפלגות in vivo ואת הדינמיקה של תאי B במערכת העצבים המרכזית. הגישה שלנו מועילה לחקר מחלות נוירולוגיות, שבהן חוט השדרה הפגוע הופך את הניתוח למאתגר יותר. אז יש כמה יתרונות עיקריים לטכניקה שלנו.
ראשית, יצרנו כלי חדש למעקב אחר סמן ביולוגי של תאי פאן B המאפשר לנו ללכוד מגוון של תת-קבוצות תאי B ולדמיין אותן in vivo. שנית, שיטת ניתוח חוט השדרה שלנו מאפשרת כימות מדויק ביותר וניתן לשחזור של אותות PET באזור זה. הדבר הגדול בטכניקה שלנו הוא שהיא אגנוסטית למחלות.
ניתן להשתמש בו מהדמיית PET פרה-קלינית לקלינית בכל תרחיש, כאשר תאי B ו / או חוט השדרה מעניינים. 18 עד 24 שעות לאחר תיוג רדיו והזרקת הנוגדן לעכבר, להכין את העכבר לסריקה על ידי מריחת ג'ל עיניים על העיניים. ודא שמיטת הסריקה לארבעה עכברים מצוידת בכרית חימום עם ערכת איזופלורן מ-1.5% עד 2%. הנח את העכבר במצב שכיבה על מיטת הסריקה, ומשוך בעדינות את זנב העכבר כדי ליישר את עמוד השדרה.
ברגע שהעכבר נמצא במצב שכיבה, הדביקו אותו היטב עם סרט מיקרוסקופ רך מעל הראש והבטן כדי למזער את התנועה מהנשימה. רשום את מיקום הסריקה עבור כל עכבר במחשב מחברת מעבדה. לאחר אבטחת הקבוצה הראשונה, סגרו את המיטה ובדקו את מיקום המיטה על ידי ביצוע סריקת CT.
לחץ על שדה הראייה של מרכז CT, וברגע שהמיטה במקומה, הפעל את סריקת בדיקת ה- CT כדי לוודא שהמיקום נכון. חזרו על הפעולה עד שתנוחת המיטה משביעת רצון. הניחו סרט לבן קטן על מיטת הסורק כדי לסמן את מיקום המיטה הנכון להמשך המחקר.
פתחו את תפריט בקר התנועה ולחצו על שדה הראייה המרכזי של PET כדי להעביר את העכברים לטבעת ה-PET. ברגע שהמיטה נמצאת בטבעת ה-PET, התחילו את רצף הסריקה על ידי לחיצה על הפעלה, המתינו עד שהסורק ישלים אוטומטית את סריקת ה-PET, ויעבור מטבעת ה-PET ל-CT לצורך רכישת CT. מאז אנצפלומיאליטיס אוטואימונית ניסיונית, או EAE, עכברים ביטאו עקמומיות של עמוד השדרה עקב התקדמות המחלה, סריקה שלהם בזמן שהם על הגב מסייעת ליישר את עמוד השדרה.
בצע חתך בצד הגבי של החיה, והסר את העור והפרווה כדי לחשוף את עמוד השדרה. חתכו לאורך שלושה מישורים רוחביים דרך עמוד השדרה בצוואר, ישירות מתחת לכלוב הצלעות, ובחלק העליון של האגן כדי להפריד בין המותני לאזור הצוואר והחזה. הסר בזהירות את עמוד השדרה המקוטע כדי לקבל שני חלקים, מותני וצוואר הרחם.
לאחר מכן בודד את עמוד השדרה המותני על ידי חיתוך זהיר של עמוד השדרה מקצה האגן עד שחוט השדרה המותני גלוי. כדי לגרש את חוט השדרה המותני, השתמש במזרק החלקה מלא PBS וצור אטימה בין המזרק לעמוד השדרה באמצעות האגודל והאצבע. דחפו בעדינות את PBS דרך המזרק כדי להוציא את חוט השדרה אל פד סופג, וחזרו על הפעולה עבור חוט השדרה החזי הצווארי על ידי החדרת המזרק מהצד הצווארי.
הניחו את רקמות חוט השדרה בצינור ספירת גמא. רשום את המשקל היבש והוסף PBS כדי לוודא שהרקמה נמצאת בתחתית הצינור כדי למנוע התייבשות. מניחים את הצינור על קרח עד שהוא מוכן לספירה.
כדי להתחיל בניתוח אזורי עניין בחוט השדרה, פתח את הכלי 3D Region of Interest מתפריט ניווט. תחת הכותרת אזורי עניין, השתמש בסימן החיבור בתחתית התפריט כדי ליצור שישה אזורי עניין, אזור עניין מותני, אזור עניין בבית החזה הצווארי, שלד מותני, שלד בית החזה, חוט השדרה המותני, חוט השדרה החזי. כדי למנוע הפרעה חזותית מהאות של הבחינה הפסיכומטרית, לחצו על F3 כדי לכבות את הבחינה הפסיכומטרית.
עבור לחלק העליון של מפעיל כלי אזור עניין תלת-ממדי, ולחץ על הנקודה המלאה מימין לסמל הסמן כדי לפתוח את מצב צביעה תלת-ממדי, ואת תפריט שחיקה/הרחבה. בחר כדור ושנה את הגודל ל- 20 פיקסלים. כמו כן, להגדיר להרחיב פלוס חמש.
לפני שתמשיך הלאה, עבור לתחתית התפריט, וודא שנבחר אזור העניין המותני. ב- CT, מצא את חוליית L6 בעמוד השדרה. מתחילים מחוליה אחת מעל L6, מציירים אזור מותני מחוספס של עניין מעל חמש החוליות מעל הירכיים.
לאחר מכן לעבור לאזור החזה הצווארי של עניין, ולעקוב אחר שאר עמוד השדרה לבסיס הגולגולת. לאחר שרטוט אזורי העניין הכלליים, עבור לראש האופרטור ובחר בתפריט אלגוריתמי סגמנטציה. מהתפריט הנפתח, בחר Otsu Thresholding, ולאחר מכן בחר אזור מותני של עניין עבור הקלט, וודא ששלד מותני נבחר בתחתית התפריט.
בתפריט הנפתח לצד תמונה, ודא שסריקת ה- CT נבחרה, המצוינת כאן במספר אפס. לחץ על החל, וחזור על ההליך עבור אזור בית החזה הצווארי של עניין ושלד החזה. לאחר השימוש ב'סף אוטסו' ליצירת אזורי העניין של השלד, חזור לתפריט ניווט ומחק את אזור העניין, או סמן את עמודת H הן עבור אזורי העניין המותניים המחוספסים והן עבור אזורי בית החזה הצוואריים כדי להסתיר אותם.
סמן את העמודה I עבור שני אזורי העניין של השלד, כך שלא ניתן לערוך אותם. לבסוף, חזור לחלק העליון של מפעיל כלי אזור העניין התלת-ממדי, ועבור לתפריט צביעה תלת-ממדית כדי לצייר את אזורי חוט השדרה המעניינים. בחרו שוב בכלי Sphere ועקבו אחר חוט השדרה בתוך השלד הן עבור המותני והן עבור בית החזה, כדי לוודא שאזור העניין הנכון נבחר בתחתית התפריט.
כדי למחוק כל אזור עניין, לחץ על Command/Control וצייר מעל החלק שברצונך למחוק. בדוק את אזור חוט השדרה המעניין מכל שלושת המישורים כדי לוודא שאין אזור עניין מחוץ לעמוד השדרה. אם אות ה-PET היה כבוי, הקש F3 לאחר שאזורי העניין בעמוד השדרה נמשכו כדי להפעיל מחדש את ה-PET, או בחר בבקר החזותי ולחץ על סרגל ה-PET.
חזור לתפריט ניווט. לחץ על סמל הרשת כדי להציג טבלה. העתק את הטבלה לתוכנת גיליון אלקטרוני ושמור את הקובץ.
הדמיית PET חשפה קשירת רדיוטרייסר מוגברת במוח ובחוט השדרה החזי של עכברי EAE בהשוואה לעכברים התמימים. ספירת גמא Ex vivo הראתה קשירה מוגברת הן במקטעי עמוד השדרה המותני והן בבית החזה הצווארי, ובמוחם של עכברי EAE בהשוואה לנאיביות. תמונות אוטורדיוגרפיה Ex vivo הראו קשירה מוגברת של רדיוטרייסרים באזורי מוח קשת, במיוחד בגזע המוח, במוח הקטן ובחדרים של עכברי EAE בהשוואה לעכברים תמימים.
באופן דומה, נצפתה קשירת רדיוטרייסר מוגברת הן במקטעי עמוד השדרה של בית החזה הצווארי והן במקטעי חוט השדרה המותני של עכברי EAE בהשוואה לחוט השדרה התמים. לאחר דימות PET וספירת גמא, אנו יכולים לחקור את הקשר בין אות PET לבין היעד המעניין באמצעות טכניקות ביולוגיה מולקולרית, כגון ציטומטריית זרימה ואימונוהיסטוכימיה. הטכניקה שלנו סללה את הדרך לחוקרים לשאול שאלות על תפקיד in vivo של תאי B באזורי מחלה מרובים, כולל שבץ, טרשת נפוצה, מחלות אוטואימוניות אחרות וסרטן.
סקירה כללית
מחקר זה מציג שיטה לסימון רדיואקטיבי של נוגדן חד-שבטי anti-CD19 ספציפי לבני אדם, לצורך כימות תאי B במערכת העצבים המרכזית וברקמות פריפריאליות, תוך שימוש במודל עכבר לטרשת נמיה. הגישה משלבת דימות PET in vivo, ספירת גמא ex vivo וטכניקות של אוטורדיוגרפיה כדי להעמיק את ההבנה של דינמיקת תאי B במחלות נוירולוגיות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- אימונולוגיה
- טכניקות דימות
רקע
- המחקר מתמקד בכימות של תאי B במודלים של טרשת נפוצה.
- הבנת הדינמיקה של תאי B היא קריטית לטיפול במחלות נוירולוגיות.
- שיטות קיימות לניתוח של חוט השדרה הן לעיתים קרובות מאתגרות בשל מגבלות אנטומיות.
- הטכניקה החדשה שואפת לעקוב ביעילות אחר מגוון של תת-אוכלוסיות של תאי B.
מטרת המחקר
- פיתוח כלי חדש למעקב אחר תאי B in vivo.
- מתן אפשרות לכימות מדויק של אותות PET בחוט השדרה.
- אספקת טכניקה רב-גונית הישמה במגוון מודלים של מחלות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- שימוש בטכנולוגיית דימות PET לחקר התפלגות תאי B.
- שימוש במודל עכבר של אנצפלומיאליטיס אוטואימונית ניסויית (EAE) לצורך הניתוח.
- פירוט של שלבים עוקבים הכוללים סימון רדיואקטיבי, הכנת העכבר וסריקה.
- כולל פרוצדורות ספציפיות לניתוח של חוט השדרה וטיפול ברקמות.
- כולל הגדרה של אזורי עניין (regions of interest) לצורך ניתוח מפורט של אותי ה-PET.
תוצאות עיקריות
- השיטה מאפשרת דיוק ושיחזוריות גבוהים בכימות תאי B.
- ממפה את המיקום והדינמיקה של תתי-אוכלוסיות של תאי B בתוך מערכת העצבים המרכזית.
- מאפשרת ניתוח של השפעות התקדמות המחלה על התנהגות תאי B.
- מספקת תובנות לגבי חריגות בחוט השדרה במצבים נוירולוגיים.
מסקנות
- מחקר זה מדגים טכניקת הדמיה חדשנית לבחינת תפקידיהם של תאי B בטרשת נרעים.
- ניתן להשתמש בכלי זה במגוון תרחישים של מחקר נוירולוגי.
- הממצאים משפרים את ההבנה של תגובות חיסוניות במחלות של מערכת העצבים המרכזית.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית להנהלה
דימות PET כמותי של תאי B מסוג CD19+ במודל העכברים של EAE מאפשר הערכה לא פולשנית, בעלת רזולוציה מרחבית, של דינמיקת תאי B במחלה נוירו-דלקתית. יכולת זו ממלאת פער קריטי במחקר תרגומי על ידי תמיכה בתיקוף מטרות ובצמצום סיכונים מכניסטיים עבור טיפולים המכוונים לתאי B. גישה זו מגבירה את הביטחון החזוי בנקודת המעבר משלב הגילוי לשלב הפרה-קליני עבור הת indicaciones של מחלות אוטואימוניות במערכת העצבים המרכזית (CNS).
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה in vivo של מעורבות תאי B בפתולוגיה של מערכת העצבים המרכזית (CNS) לצורך תיקוף מטרה.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטית על ידי הדמיה של התפלגות תאי B ועומסם ברקמות רלוונטיות למחלה.
- מקל על הערכה מונחית-היפותזה של אסטרטגיות טיפוליות המכוונות לתאי B.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק מסלול עבודה מאושר לדימות לצורך כימות עומס תאי B במודלים פרה-קליניים.
- מספק תוצאות PET כמותיות הניתנות לשחזור המתאימות לסטנדרטיזציה של הבדיקה.
- מאפשר השוואה חסונה של השפעות תרכובות על דינמיקת תאי B בין קבוצות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה סממנים ביולוגיים של דימות עם נקודות סיום הרלוונטיות למחלה לצורך רצף תרגומי.
- תומכת בקידום מותאם סיכונים של מועמדים המכוונים לתאי B באמצעות כימות של השפעות פרמקודינמיות.
- מגשרת בין שלב הגילוי לאישור פרה-קליני באמצעות ניטור ארוך טווח שאינו פולשני.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
שיטת דימות PET זו משלבת שלבים החל מגילוי מוקדם ועד לתיקוף פרה-קליני, ובכך מאפשרת בדיקה איטרטיבית של היפותזות והערכה כמותית של מודולציה של תאי B במודלים של מחלות במערכת העצבים המרכזית (CNS).
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת השערת האפס בנוגע למעורבות של תאי B בדלקת נוירולוגית.
- סריקה: מספק פלטי PET כמותיים וסטנדרטיים לצורך השוואה בין מחקרים.
- אנליזה: מאפשר ניתוח סטטיסטי של עומס תאי B והתפלגות מרחבית ברקמות הפריפריאליות ובמערכת העצבים המרכזית.
- מחקר תרגומי: מתאים נקודות קצה של דימות לאסטרטגיות של סמנים ביולוגיים קליניים עבור טיפולים בתאי B.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמת דימות ניתנת לשימוש חוזר עבור מודלים מגוונים של מחלות אוטואימוניות ודלקות נוירולוגיות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתוכניות המכוונות לתאי B.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של זרימויות עבודה של דימות וכימות לצורך הדירות ויכולת הרחבה.
- ערך אסטרטגי: מספק מידע לקבלת החלטות של "המשך/עצור" ומבצע אופטימיזציה של הקצאת משאבים בתיקי ניסויים של נוירו-אימונולוגיה.
- השפעה על תיק הנכסים: מאפשר תיעודוף מותאם סיכונים של נכסים המכוונים לתאי B על בסיס נתונים כמותיים in vivo.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בדימוי PET, סינתזה של רדיוטרייסרים (radiotracer) וניתוח נוירו-אנטומי.
- מחייב גישה למכשור PET/CT לבעלי חיים קטנים ותשתית לרדיוכימיה.
- מסייע בביצוע ניתוח סטנדרטי של אזורי עניין (region-of-interest) והרמוניזציה של נתונים בין צוותים שונים.
- ניתן להתאמה למודלים של מחלות אחרות שבהן דינמיקה של תאי B היא רלוונטית.
- מגבלות פוטנציאליות כוללות מורכבות אנטומית וספציפיות של הטרייסר ברקמות הטרוגניות.
![ללטף הדמיה של Neuroinflammation באמצעות [11ג] DPA-713 במודל של עכברים של שבץ איסכמי](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F57243.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A19.686Z&w=384&q=75)
![הדמיה דינמית של תאי T קולטן אנטיגן כימרי עם [18F]טטרפלואורובורט טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים/טומוגרפיה ממוחשבת](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62334.jpg%3Fv%3D2026-07-08T02%253A24%253A38.282Z&w=384&q=75)
