Tomografia preclinica a emissione di positroni con stampi animali conformi al corpo per l'analisi automatizzata delle immagini basata su cloud nei topi
25 ottobre 2024
Questo protocollo descrive la procedura per l'esecuzione dell'imaging PET in vivo su topi utilizzando Body Conforming Animal Molds (BCAM) nello scanner PET/CT G8. Vengono forniti dettagli tecnici sulla preparazione del topo, tra cui il corretto impianto del tumore, il posizionamento ottimale, l'acquisizione di immagini PET/CT assistita da BCAM e l'analisi dei dati.
Sicuramente dimostriamo come eseguire l'imaging PET in vivo su topo utilizzando questi stampi conformi al corpo e come navigare nella piattaforma di analisi dei dati associata. Questo ci consente di mantenere tutti gli animali nella stessa posizione fisica in tutti i punti temporali e di accelerare e standardizzare in modo significativo l'analisi delle immagini a valle mediante l'automazione. L'imaging in vivo presenta molteplici vantaggi rispetto ai tradizionali esperimenti non di imaging.
Ad esempio, l'imaging consente una valutazione sistemica e olistica della distribuzione di un farmaco e degli effetti farmacologici nell'intero soggetto, consentendo non solo il monitoraggio dell'efficacia nel sito target, ma anche il rilevamento di attività fuori sito impreviste. Ottenere dati altamente riproducibili e quantitativi è fondamentale per lo sviluppo di farmaci. Ad esempio, uno studio sulla distribuzione intestinale basato sulla PET genera un'enorme quantità di informazioni preziose sulla cinetica di un composto, sull'accumulo di tessuti e sul legame con il bersaglio.
Tuttavia, mancano processi automatizzati efficienti per l'analisi di tali dati. Qui dimostriamo che le immagini CT PET acquisite con questi BCAM sono altamente uniformi e possono essere analizzate in batch dallo strumento di segmentazione automatizzata basato su cloud, che consente di risparmiare un'enorme quantità di tempo. Inoltre, possiamo dimostrare che l'analisi automatizzata ha prodotto risultati soddisfacenti coerenti con il nostro metodo manuale.
Il nostro prossimo passo è condurre una valutazione più completa delle prestazioni di questo strumento automatizzato. Confronteremo attentamente i risultati del ROI generati dal SAS con quelli generati da analisti umani con vari livelli di esperienza e confronteremo i risultati dell'imaging in vivo con la quantificazione ex vivo di base. Per iniziare, attacca uno stampo animale conforme al corpo, o BCAM, della dimensione appropriata alla preclip con la parte superiore sollevata di 90 gradi.
Posizionare un topo anestetizzato sulla base ed estendere gli arti. Quindi posizionare delicatamente uno stampo per iniezione tumorale BCAM sul lato dorsale del topo. Creare con cautela un segno di riferimento circolare temporaneo nella posizione di ritaglio desiderata utilizzando un pennarello.
Una volta fatto il segno, rimuovere lo stampo della sagoma. Usando i segni temporanei come riferimento, solleva la pelle con le dita o con una pinza per creare una tenda. Inserire lentamente l'ago e iniettare la sospensione delle cellule tumorali per via sottocutanea nella posizione desiderata.
Gettare l'ago in un contenitore per oggetti taglienti a rischio biologico. Aspirare con cautela una dose target di fluoro 18 FDG in una siringa sterile. Posizionare la siringa nella camera del pozzetto del calibratore di dose e abbassare il mestolo per misurare la dose radioattiva.
Effettuare una lettura stabile dal calibratore della dose. Registra la data e l'ora. Prima dell'iniezione, registrare il peso del topo.
Trasferisci il mouse su un sistema di ritenuta adatto e individua la vena della coda. Quindi iniettare la dose nel topo cosciente e registrare il tempo di iniezione. Mettere da parte la siringa e pulire il sangue in eccesso dalla coda con una garza.
Quindi rimuovere il mouse dal sistema di ritenuta e riporlo nell'apposito alloggiamento. A questo punto, riposizionare la siringa nella camera di calibrazione della dose e registrare eventuali letture residue per il calcolo della dose. Registrare la data e l'ora della lettura dell'attività residua.
60 minuti dopo la somministrazione endovenosa di fluoro 18 FDG, trasferire il topo anestetizzato in un BCAM di dimensioni adeguate in base al suo peso corporeo. Prendi delicatamente il mouse per la nuca. Inserisci la coda nella fessura della coda e avvolgila sotto il BCAM.
Quindi posiziona la coda sulla piattaforma di coda e fissala con del nastro adesivo. Assicurati che la colonna vertebrale sia dritta e chiudi delicatamente il BCAM. Posiziona tutti e quattro gli arti sulle piattaforme delle zampe BCAM e fissali con del nastro adesivo secondo necessità.
Quindi inserire delicatamente il BCAM nella navetta del letto di imaging inserendo prima l'estremità anteriore. Spingere verso il basso il BCAM finché un clic non indica che è fissato alla navetta G8. Per iniziare, apri il software di acquisizione PET G8.
Inserire i dettagli dello studio nel software, tra cui il peso del topo, la data, l'ora, la quantità di dose iniziale, i dettagli dell'iniezione e le letture dell'attività residua. Quindi, inserire la navetta del letto di imaging con il mouse nell'apertura dello scanner. Selezionare i parametri PET CT appropriati e acquisire i dati di imaging.
Al termine dell'acquisizione, rimuovere la navetta con il mouse e inserirla nel dock. Premere la linguetta verticale BCAM per sganciarla dallo shuttle G8. Tirare delicatamente verso l'alto e rimuovere il BCAM con il mouse.
Premere sulle due linguette di fissaggio per sollevare e aprire la parte superiore del BCAM. Quindi rimuovere delicatamente il mouse. Per l'analisi delle immagini, accedi ad app.invivo.
ax e creare un progetto. Quindi, fai clic sulla scheda rossa Carica in alto a destra della finestra. Selezionare il sistema di imaging e il reporter utilizzati nello studio.
Quindi scegli la cartella con i dati di imaging. Passare alla scheda Annotazione all'interno della cartella del progetto. Fare clic su Annota per aggiungere informazioni rilevanti sulla scansione, tra cui nome del soggetto, sesso, dimensione BCAM, peso del soggetto, nome della coorte, punto temporale e valore della dose iniettata.
Per l'analisi dei dati, fare clic sulle scansioni per navigare tra i livelli del progetto, del gruppo e dei singoli argomenti. Quindi seleziona Analizza. In alto a destra nella finestra della barra multifunzione dell'analisi, in Progetto, selezionare il simbolo più e scegliere Mappa di probabilità dell'organo o ROI OPM.
L'analisi di regressione lineare ha mostrato che il cervello aveva la più alta correlazione tra l'analisi OPM automatizzata e i metodi manuali, riflettendo un'elevata precisione. Il rene destro e il cuore hanno mostrato una correlazione moderata nell'analisi OPM rispetto all'analisi manuale. La milza aveva la correlazione più bassa, probabilmente a causa di sfide nella segmentazione manuale, rendendo difficile distinguere dai tessuti molli vicini.
Panoramica
Questo protocollo descrive il processo di imaging PET in vivo per topi che utilizza stampi per animali adattabili al corpo (BCAMs) nell'apparecchiatura G8 PET/CT. Vengono illustrati la preparazione dei topi, l'innesto tumorale, l'acquisizione delle immagini e l'analisi dei dati.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Tecniche di imaging
- Farmacologia
Sfondo
- L'imaging in vivo consente una valutazione olistica della distribuzione e degli effetti dei farmaci.
- La standardizzazione della posizione degli animali migliora la riproducibilità dei dati.
- Strumenti di analisi automatizzati possono aumentare l'efficienza nell'elaborazione dei dati.
- Sussistono difficoltà nella segmentazione manuale dei dati di imaging.
Scopo dello studio
- Dimostrare l'uso dei BCAM per il posizionamento costante del topo durante l'imaging.
- Valutare l'efficacia degli strumenti di analisi dati automatizzati.
- Confrontare i risultati dell'analisi automatizzata con metodi manuali.
Metodi Utilizzati
- Preparazione di topi con iniezioni di cellule tumorali.
- Utilizzo di BCAM per l'imaging nello scanner G8 PET/CT.
- Acquisizione e analisi dei dati mediante strumenti basati su cloud.
- Confronto tra risultati di segmentazione automatica e manuale.
Risultati principali
- L'analisi automatizzata ha prodotto risultati coerenti con i metodi manuali.
- È stata osservata un'alta correlazione nell'imaging cerebrale tra i diversi metodi di analisi.
- Correlazione moderata per rene e cuore; sono state riscontrate difficoltà per la milza.
- L'analisi in batch riduce in modo significativo il tempo di elaborazione.
Conclusioni
- I BCAM consentono un'immagine riproducibile nei topi.
- Strumenti automatizzati migliorano l'efficienza e l'accuratezza nell'analisi dei dati.
- È necessaria una valutazione ulteriore dei metodi automatizzati.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Flussi di lavoro automatizzati per l'imaging PET mediante stampi per animali conformi al corpo e segmentazione basata su cloud affrontano colli di bottiglia critici negli studi preclinici di biodistribuzione. Questo approccio migliora la riproducibilità, riduce la variabilità tra operatori e accelera l'analisi quantitativa, influenzando direttamente le decisioni nelle fasi iniziali dello sviluppo farmacologico. L'imaging standardizzato e ad alto rendimento supporta una valutazione predittiva affidabile della distribuzione del composto e dell'interazione con il bersaglio in tutto il portafoglio.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Permette una valutazione sistemica e quantitativa della biodistribuzione dei composti e dei loro effetti farmacologici in vivo.
- Supporta la validazione funzionale del bersaglio rivelando l'accumulo nei tessuti bersaglio e fuori bersaglio.
- Riduce l'ambiguità meccanicistica grazie a dati di imaging globali e riproducibili ottenuti in diversi punti temporali.
- Facilita la previsione affidabile nella selezione e nel prioritizzamento precoce dei composti.
Sviluppo di screening e saggi
- Prepara modelli animali validati per flussi di lavoro di screening basati su imaging successivi.
- Standardizza il posizionamento degli animali per ridurre la variabilità e migliorare la riproducibilità del saggio.
- Consente l'analisi in batch e letture quantitative per una valutazione affidabile dei composti.
- Supporta flussi di lavoro scalabili e automatizzati pronti per lo screening ad alto rendimento.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea gli output di imaging in vivo con strategie di biomarcatori traslazionali per la validazione preclinica.
- Garantisce continuità dalla scoperta alla valutazione preclinica della distribuzione nei tessuti e del legame al bersaglio.
- Permette decisioni di avanzamento proporzionate al rischio, basate su dati di imaging robusti e quantitativi.
- Migliora la riduzione del rischio predittiva correlando l'imaging in vivo con la quantificazione ex vivo.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo flusso di lavoro integra le fasi iniziali della scoperta fino all'identificazione del composto capostipite e alla sua validazione preclinica, sostenendo la verifica delle ipotesi e la riduzione del rischio meccanicistica a ogni stadio.
- Biologia della Scoperta: Favorisce la valutazione basata su ipotesi della distribuzione del composto e del legame al bersaglio in vivo.
- Screening: Fornisce saggi di imaging standardizzati e riproducibili con output quantitativi per il confronto tra composti.
- Analisi: Offre segmentazione e analisi statistica automatizzate basate su cloud per un'interpretazione robusta dei dati.
- Ricerca Translazionale: Collega le fasi di scoperta e preclinica allineando i dati di imaging con endpoint traslazionali.
- Riutilizzo Aziendale: Stabilisce una piattaforma scalabile e riutilizzabile per l'imaging e l'analisi applicabile a diverse classi di composti e biomarcatori.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce il rischio biologico attraverso immagini quantitative standardizzate.
- Valore operativo: Ottimizza i flussi di lavoro grazie all'automazione, all'analisi in blocco e alla ridotta dipendenza dall'operatore.
- Valore strategico: Permette decisioni più rapide di prosecuzione/cessazione basate sui dati e una gestione efficiente del portafoglio in termini di capitale.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione e la progressione dei candidati in base a dati robusti di biodistribuzione, adeguati al rischio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nell'imaging in vivo e nella gestione degli animali per una preparazione coerente del modello.
- Necessita dell'accesso a strumentazione PET/TC e a un'infrastruttura analitica basata sul cloud.
- Esige una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per il posizionamento degli animali e i protocolli di annotazione dei dati.
- Adattabile a diversi biomarcatori e composti marcati con radionuclidi, con modifiche minime ai flussi di lavoro.
- Dipende dall'accuratezza della segmentazione automatizzata, specialmente per organi con caratteristiche anatomiche complesse.
Domande frequenti sulla biofarmaceutica
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:08
Subcutaneous Tumor Cell Inoculation and Intravenous [18F]FDG Dose Administration in Mice for Positron Emission Tomography (PET) Imaging
4:09
Positioning of Mice in Body Conforming Animal Mold (BCAM) for PET Imaging
5:06
In Vivo PET Imaging and Data Analysis in Mice After Intravenous Administration of [18F]FDG
![Visualizzazione e quantificazione dei tessuti adiposi marroni e beige nei topi utilizzando [18F]FDG Micro-PET/MR Imaging](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62460.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A22.161Z&w=384&q=75)
