Corretto posizionamento e trattenuta di un ratto dell'arto per l'Imaging mirato ad alta risoluzione dell'osso utilizzando Micro-architettura In Vivo Micro-tomografia computerizzata
22 novembre 2017
Questa carta indica agli utenti di in vivo scanner micro-tomografia (µCT) come anestetizzare, posizionare correttamente e trattenere l'arto posteriore di un topo per un movimento minimo durante imaging ad alta risoluzione della tibia. Il risultato è immagini di alta qualità che possono essere elaborate per quantificare con precisione micro-architettura dell'osso.
L'obiettivo generale di questa procedura è quello di posizionare e trattenere correttamente un arto posteriore di ratto per l'acquisizione di immagini focalizzate ad alta risoluzione della microarchitettura ossea della tibia prossimale e del femore distale utilizzando la micro-tomografia computerizzata in vivo. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave sull'acquisizione di immagini in vivo mediante micro CT e fornisce una guida per il corretto posizionamento e la contenzione dell'arto posteriore. Il vantaggio principale di questa procedura è che è possibile acquisire immagini altamente coerenti e quindi utilizzarle per quantificare i cambiamenti della microarchitettura ossea che si verificano durante gli studi longitudinali.
Posiziona il ratto in posizione supina su un letto dello scanner in fibra di carbonio. Dopo aver confermato il livello appropriato di sedazione per mancanza di risposta al pizzicamento delle dita, applicare la lubrificazione oftalmica sugli occhi dell'animale. Trattenere il piede in un tubo di schiuma malleabile con le dita dei piedi che si estendono da un'estremità e applicare la cera dentale per tenere saldamente il piede all'interno della schiuma, facendo attenzione che la schiuma non si estenda oltre la regione di interesse.
Sigillare ermeticamente il tubo con del nastro adesivo e inserire la schiuma nel tubo. Verificare che la schiuma e il tubo siano ben aderenti e far scorrere il tubo nel piano dello scanner a raggi X. Estendere l'arto posteriore fino a quando la gamba non è tesa.
Confermare la mancanza di sovraestensione palpando la posizione dell'articolazione del ginocchio e tirare l'arto posteriore opposto e la coda verso il busto. Estendendo l'arto posteriore lontano dal busto fino a quando la gamba non è tesa, assicurarsi che la radiografia passi attraverso tutte le regioni dell'osso in uno schema il più simile possibile. Quindi, tampona il lato adesivo di diversi pezzi di nastro adesivo e usa il nastro modificato per fissare l'arto posteriore e la coda non estesi, in modo che rimangano fuori dal campo visivo della scansione.
Quindi, fissare i fianchi, le spalle, la testa e il cono del naso al letto di scansione. Avvolgere l'animale in un involucro veterinario per limitare la perdita di calore e visualizzare l'animale mediante micro tomografia computerizzata utilizzando i parametri sperimentali appropriati secondo i protocolli standard. Quando tutte le immagini sono state acquisite, lasciare che l'animale si riprenda in una gabbia individuale parzialmente riscaldata con monitoraggio fino alla completa decubito.
Il corretto posizionamento dell'arto posteriore del ratto comporta che la gamba sia completamente estesa e l'intero piede e la caviglia siano trattenuti in schiuma, ottenendo un'immagine acquisita di qualità sufficiente per l'analisi della microarchitettura trabecolare e corticale. Un posizionamento e una trattenuta insufficienti dell'arto posteriore possono causare immagini con artefatti di movimento, mentre una coda che non è completamente rimossa dal campo visivo di scansione interferirà con l'attenuazione dei raggi X da parte dei campioni di scansione e altererà le misurazioni del midollo osseo e della densità minerale dei tessuti. Una volta padroneggiata, questa procedura può essere eseguita correttamente in 5-10 minuti.
Durante l'esecuzione di questa procedura, è importante essere sempre consapevoli della frequenza respiratoria, del livello di sedazione e della quantità di esposizione alle radiazioni del ratto. Questa procedura può essere modificata e utilizzata per valutare altri siti scheletrici, come il femore distale e le vertebre legnose. Inoltre, questa procedura può essere modificata e utilizzata per altre specie di roditori come i topi.
Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come posizionare e trattenere correttamente l'arto posteriore del ratto, per la messa a fuoco e l'imaging coerente ad alta risoluzione della microarchitettura ossea della tibia prossimale.
Panoramica
Questo articolo fornisce un protocollo dettagliato per l'anestesia, il posizionamento e l'immobilizzazione dell'arto posteriore di un ratto al fine di ottenere immagini ad alta risoluzione della microarchitettura ossea mediante tomografia computerizzata microscopica in vivo (µCT). L'esecuzione corretta di questo metodo garantisce immagini di alta qualità, adatte alla quantificazione dei cambiamenti nella struttura ossea.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Imaging osseo
- Microtomografia computerizzata
Sfondo
- Le tecniche di imaging in vivo sono fondamentali per lo studio della microarchitettura ossea.
- Un posizionamento accurato e l'immobilizzazione del soggetto sono essenziali per ottenere immagini di alta qualità.
- Questo metodo può essere adattato a diversi siti scheletrici e specie di roditori.
- Gli artefatti dovuti al movimento possono influenzare significativamente la qualità delle immagini e l'accuratezza dei dati.
Scopo dello studio
- Fornire un protocollo standardizzato per l'acquisizione di immagini della microarchitettura ossea del ratto.
- Minimizzare i movimenti durante l'acquisizione per una migliore qualità dei dati.
- Facilitare studi longitudinali sui cambiamenti ossei.
Metodi Utilizzati
- Posizionare il ratto in posizione supina su un lettino per scanner.
- Utilizzare un lubrificante oftalmico e tubi di schiuma per immobilizzare i piedi.
- Fissare l'arto posteriore e la coda per evitare interferenze durante l'imaging.
- Monitorare costantemente le condizioni dell'animale durante tutta la procedura.
Risultati principali
- Sono state ottenute immagini di alta qualità della tibia prossimale e del femore distale.
- Risultati di imaging coerenti sono stati ottenuti con un posizionamento corretto dell'arto.
- La riduzione degli artefatti dovuti al movimento ha permesso una migliore quantificazione della microarchitettura ossea.
- La procedura può essere completata in modo efficiente in 5-10 minuti.
Conclusioni
- Un corretto posizionamento degli arti è fondamentale per ottenere risultati di imaging soddisfacenti.
- Questo protocollo può essere adattato per diversi siti scheletrici e specie di roditori.
- È essenziale prestare attenzione al benessere dell'animale durante la procedura.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Nella ricerca preclinica sull'osso, un'imaging in vivo costante è fondamentale per la valutazione longitudinale degli interventi terapeutici sull'integrità scheletrica. Un posizionamento e un'immobilizzazione adeguati dell'arto posteriore del ratto garantiscono una qualità riproducibile delle immagini micro-TC, riducendo la variabilità nelle misurazioni dell'osso trabecolare e corticale nel tempo. Questo rigore metodologico supporta una quantificazione affidabile dei cambiamenti nella microarchitettura ossea, influenzando direttamente le decisioni di avanzamento o interruzione nella valutazione di candidati osteoanabolici o antirisortivi nelle fasi iniziali.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Permette l'analisi dei fenotipi scheletrici fornendo dati coerenti di base e longitudinali sulla microarchitettura ossea per studi di validazione del bersaglio.
- Valore operativo: Riduce la variabilità tra soggetti attraverso l'imaging ripetuto dello stesso animale, diminuendo le dimensioni dei gruppi necessarie per ottenere potenza statistica negli studi preclinici di efficacia.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera output quantitativi ad alta risoluzione (ad esempio, spessore trabecolare, frazione di volume osseo) adatti alla standardizzazione dei saggi nei percorsi di screening mirati all'osso.
- Valore operativo: Stabilisce un flusso di lavoro riproducibile per la preparazione dei campioni che minimizza gli artefatti di movimento, migliorando la robustezza e la produttività dei test fenotipici basati su imaging.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Supporta la modellizzazione di sistemi rilevanti per le malattie consentendo un monitoraggio accurato dei cambiamenti strutturali ossei in risposta a manipolazioni farmacologiche o genetiche nel tempo.
- Valore operativo: Favorisce la continuità traslazionale fornendo biomarcatori derivati dall'imaging che collegano i risultati della scoperta con le valutazioni precliniche di sicurezza ed efficacia.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo protocollo di posizionamento dell'arto posteriore si integra nel flusso di scoperta assicurando letture di imaging affidabili che informano la validazione del bersaglio, l'ottimizzazione del composto promettente e le decisioni relative al progresso preclinico nello sviluppo di terapie mirate all'osso.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi consentendo una visualizzazione costante dei cambiamenti nella microarchitettura ossea in seguito alla modulazione del bersaglio.
- Screening: Fornisce output di imaging quantitativi pronti per i saggi, che permettono il confronto degli effetti dei composti sui parametri scheletrici.
- Analisi: Offre misurazioni standardizzate e riproducibili (ad esempio, densità minerale ossea, numero trabecolare) essenziali per l'analisi statistica e il confronto tra studi.
- Ricerca traslazionale: Consente il monitoraggio longitudinale delle risposte scheletriche, supportando decisioni di avanzamento basate su rischi e dati meccanicistici e fenotipici.
- Riutilizzo aziendale: Rappresenta un metodo standardizzato e adattabile di preparazione per l'imaging applicabile tra specie di roditori e siti scheletrici, promuovendo il riutilizzo della piattaforma nei programmi di ricerca ossea.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nella valutazione del fenotipo scheletrico riducendo al minimo la variabilità tecnica e gli artefatti di movimento negli studi di imaging longitudinali.
- Valore operativo: Migliora la riproducibilità e la scalabilità grazie a una procedura di immobilizzazione rapida (5-10 minuti) e ben definita, che riduce l'utilizzo di animali e la necessità di ripetere le acquisizioni di imaging.
- Valore strategico: Migliora il processo decisionale di avanzamento o interruzione dello sviluppo fornendo dati affidabili sulla microarchitettura ossea, riducendo i rischi associati al proseguimento di candidati che influenzano l'omeostasi ossea.
- Impatto sul portafoglio: Consente la priorizzazione basata sul rischio di composti che modulano l'osso, attraverso endpoint di imaging coerenti e quantificabili che supportano una classificazione oggettiva dell'efficacia.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nell'anestesia e nel monitoraggio di roditori per garantire una sedazione adeguata senza compromettere i parametri fisiologici.
- Presuppone l'accesso a sistemi micro-TC in vivo e a letti scanner in fibra di carbonio compatibili per un'acquisizione ottimale delle immagini.
- Necessita di una standardizzazione tra i team per la preparazione dei tubi in schiuma, l'applicazione della cera da dentista e le tecniche di estensione degli arti al fine di garantire coerenza tra gli operatori.
- Deve tenere conto della variabilità inter-individuale nel metabolismo dell'isoflurano durante l'aggiustamento dei livelli di sedazione tra diverse linee genetiche e dimensioni corporee.
- È limitato ai siti scheletrici esterni accessibili mediante estensione dell'arto posteriore; non adatto all'imaging assiale o cranico senza adattamenti del protocollo.
