גישת הדמיה תוך-חיונית יעילה לניטור ארוך טווח של דינמיקה של רקמת אפיתל במיקרוסקופ קונפוקלי הפוך
30 ביוני 2023
הפרוטוקול מציג כלי חדש לפישוט הדמיה תוך חיונית באמצעות מיקרוסקופ קונפוקלי הפוך.
פיתחנו כלי לביצוע הדמיה תוך-חיונית בעכברים חיים באמצעות מיקרוסקופ קונפוקלי הפוך. זה מאפשר לנו לעקוב אחר הדינמיקה של תאי העור במהלך הומאוסטזיס ולהשוות התנהגויות תאים במהלך הופעת המחלה והתקדמותה. מיקרוסקופ מולטיפוטונים הוא הגישה העיקרית המיושמת להשגת מעקב תאים תוך חיוני.
עם זאת, החסרונות של מיקרוסקופים אלה כוללים רב-תכליתיות מוגבלת של הדמיה יומיומית, עלות גבוהה ומורכבות טכנית. הכלי החדש שלנו מאפשר שימוש במיקרוסקופים קונפוקליים הפוכים רב-תכליתיים לדימות תוך-חיוני in vivo. על ידי שינוי קובץ העיצוב, ניתן להתאים אישית את מידות הוספת הבמה כך שיתאימו לכל סוג של מיקרוסקופ הפוך.
ניתן לשנות את גודל החור האובייקטיבי ולמקם אותו מחדש כך שיתאים לכל דגם ורקמה לפי בחירתו של בעל חיים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג כלי חדש לביצוע דימוי אינטרה-ויטלי (in vivo) באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית הפוכה בעכברים חיים, המאפשר לחוקרים לעקוב אחר דינמיקה של תאי עור במהלך הומאוסטזיס והתקדמות מחלה. הכלי החדש נותן מענה למגבלות של מיקרוסקופיה רב-פוטונית, ובכך הופך את הדימוי האינטרה-ויטלי לנגיש ורב-גשמי יותר.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מחקר
- דימות תוך-חי
- דינמיקה של תאי עור
- טכניקות מיקרוסקופיה
רקע
- המגבלות הנוכחיות של מיקרוסקופיית רב-פוטונים כוללות עלויות גבוהות ומורכבות טכנית.
- מיקרוסקופים קונפוקאליים הפוכים מציעים אפשרויות דימות ורסטיליות עבור רקמות חיות.
- עיצוב מותאם אישית מאפשר התאמה למודלים שונים של בעלי חיים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מיקרוסקופיה קונפוקלית הפוכה עם רכיבים מודפסי תלת-ממד בהתאמה אישית
- עכברים חיים כמערכת הביולוגית
- מערך דימוי הניתן להתאמה אישית עבור רקמות שונות
תוצאות עיקריות
- רכישה מוצלחת של Z-stacks של רקמת אוזן המסומנת פלואורסצנטית עם סחיפה (drift) מינימלית.
- דימוג רציף של תאי עור (חיוביים ל-mCherry ו-GFP) לאורך פרקי זמן ממושכים.
- תיקוף של יעילותן של תבתי (inserts) הדימוג החי המודפסים בתלת-ממד לצורך דימוג יציב.
מסקנות
- מחקר זה מדגים גישה חדשנית לשיפור יכולות של דימוי אינטרה-ויטלי (intravital imaging).
- הכלי משפר את היכולת לחקור דינמיקה תאית במודלים חיים, ובכך מקדם את המחקר בביולוגיה של התא.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
דימות אינטרא-ויטלי (intravital) לטווח ארוך של דינמיקה ברקמות אפיתליאליות הוא קריטי להבנת התנהגויות תאיות העומדות בבסיס התחלה והתקדמות של מחלות. גישה יעילה זו, המשתמשת במיקרוסקופיה קונפוקלית הפוכה, מפחיתה חסמים טכניים וכלכליים, ובכך מאפשרת אימוץ רחב יותר של דימות in vivo במחקרי ביו-פארמה בשלבי הגילוי. נגישות מוגברת לדימות כמותי ויציב של תאים חיים תומכת בביטחון ניבוי בשלבי תיקוף מטרות מוקדמים ובמחקרים מכניסטיים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר תצפית ישירה על התנהגויות של תאים חיים בסביבות רקמה שלמות.
- תומך בהסרת סיכונים מנגנונית באמצעות מעקב אחר תגובות תאיות במהלך התפרצות המחלה.
- מסייע בתיקוף פונקציונלי של מטרות באמצעות ניטור אורך של דינמיקה תאית.
- משפר את הביטחון החזוי לצורך מיון תיקי פיתוח בשלבים מוקדמים.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מספקת דימות מתוקף וניתן לשחזור של תאים מסומנים פלואורסצנטית in vivo.
- מספקת פלטי Z-stack כמותיים לצורך פיתוח בדיקות (assays) חסון.
- תומכת בסטנדרטיזציה וביכולת הרחבה (scalability) על פני סוגי רקמות ומודלים של בעלי חיים מרובים.
- מאפשרת הערכה אמינה של השפעות תרכובות על דינמיקת תאים ברמת הרקמה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאם פלטי דימות in vivo עם מודלים רלוונטיים למחלה לצורך רציפות תרגומית.
- מאפשר קבלת החלטות על קידום מותאם סיכון המבוססות על תגובות רקמה בזמן אמת.
- תומך בגילוי ביו-מרקרים על ידי קישור התנהגויות תאים דינמיות עם התקדמות המחלה.
- מספק תובנות מכניסטיות המנחות את בחירת המודל הפרה-קליני.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
פלטפורמת דימות זו משלבת שלבים החל מגילוי מוקדם ועד למחקר פרה-קליני, ותומכת בבדיקת היפותזות, תיקוף מטרות ומחקרים תרגומיים.
- ביולוגיה של גילוי: מאפשרת בחינה מונחית-היפותזה של דינמיקה תאית בהקשר של רקמה טבעית.
- סריקה: מספקת פלטי דימוג כמותיים וניתנים לשחזור לצורך מוכנות הבדיקה.
- אנליזה: תומכת במדידה לרוחב זמן של התנהגויות תאיות ויציבות רקמות.
- מחקר תרגומי: מגשר בין שלב הגילוי לאישור פרה-קליני באמצעות נתוני דימוג רלוונטיים למחלה.
- שימוש חוזר ארגוני: תכנון הניתן להתאמה מאפשר התאמה למגוון פלטפורמות ומערכות איברים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקרי רקמה חיה.
- ערך תפעולי: מייעל את זרימת העבודה של הדימות באמצעות רכיבים סטנדרטיים הניתנים לשימוש חוזר.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות יעילה יותר לגבי המשך ביצוע (go/no-go) ויעילות הון על ידי הפחתת מחסומים טכניים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף מותאם סיכונים ובקידום תוכניות גילוי.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בטיפול בבעלי חיים חיים ובהפעלת מיקרוסקופיה קונפוקלית.
- נדרשת גישה למיקרוסקופים קונפוקליים הפוכים ולהסמכים של במה המודפסים בתלת-ממד התואמים להם.
- דורש סטנדרטיזציה בין-צוותית עבור פרוטוקולי דימוי וניתוח נתונים.
- ניתן להתאמה למודלים שונים של בעלי חיים ולסוגי רקמות שונים באמצעות שינויים בתכנון.
- מגבלות מעשיות כוללות שמירה על חיוניות בעלי החיים ויציבות הדימוי במהלך הפעלות ממושכות.
