マウスの早い妊娠の特性の三次元の高周波超音波の新規な使用
2017年10月24日
マウスは、妊娠性生物を勉強する広く使用されます。ただし、妊娠の終了は、縦断的な調査を排除する、多数の動物の使用を必要とするこのような研究に必要です。したがって、早期発見のための高周波超音波の非侵襲的手法と妊娠マウスに着床後イベントの監視について述べる。
この超音波画像診断法の全体的な目標は、マウスの妊娠初期を検出、監視、および特徴付けることです。この方法は、マウス生殖生物学の分野における重要な疑問に答え、マウスの早期妊娠の成長、発達、生存率を確立するのに役立ちます。この技術の主な利点は、これらの妊娠をマウスの妊娠を中断することなく、in vivoで特性評価および表現型を決定できるため、データの縦断的な収集が可能になることです。
一般に、この方法に不慣れな個人は、すべての画像を1つの平面に取得するのに苦労します。これは、必要な超音波プローブの小さな増分運動によるものです。超音波装置の準備から始めます。
トランスデューサーの電源を入れてから、3Dモーターステージをトランスデューサーに取り付けます。次に、プローブをトランスデューサークランプに取り付けます。次に、マウス (仰臥位) を監視プラットフォームに配置します。
ノーズコーンを介して麻酔薬を投与し、すべての足をプラットフォームの心拍数モニタリングパッドに優しくテープで固定します。次に、約1〜2ミリリットルの超音波透過ジェルを腹部にこすりつけます。次に、手動モーターステージを使用して、超音波プローブを下腹部に配置します。
超音波を使用して、膀胱を見つけますが、これは膣口のすぐ頭に食べ物で満たされた黒い円として現れるはずです。膀胱の位置が決まったら、プローブを非常にゆっくりと頭蓋骨に動かして、妊娠部位に丸い領域を持つ円筒形のように見えるはずの妊娠中の子宮を視覚化します。これは、チェーンにつながれた真珠のように見えると説明できます。
次に、2Dイメージングに進みます。妊娠中の子宮が特定されたら、膀胱に最も近い妊娠部位から始めて、ゆっくりと順番にセファラッドを動かして、すべての妊娠部位の位置を決定します。画像を保存します。
腎臓、脾臓、または肝臓が見える場合、スキャンは遠すぎます 頭蓋骨。プローブを膀胱に近づけて位置を変え、画像を保存します。次に、反対側の子宮角も同様にイメージします。
超音波フレームが妊娠部位または着床部位の中心にある場合は画像をフリーズし、分析のために画像を保存します。後で、保存した画像を使用して、高エコーの脱落膜反応をマーカーとして使用して移植位置を測定します。測定ツールを手動でクリックし、移植部位の位置をクリックします。
次に、カーソルを次の移植部位にドラッグし、もう一度クリックして線を引きます。その後、ソフトウェアはラインの長さを報告します。すべての着床部位を測定した後、同じ手法を使用して、妊娠嚢のサイズと胎児の極のサイズの測定に進みます。
2Dイメージング後、目的の3D画像のほぼ中間点にある領域にプローブを配置します。たとえば、リンゴを3Dでイメージングしている場合は、プローブをコアに配置します。プローブが適切に配置されたら、3Dアクイジションを取得します。
3Dモーターステージは、一連のステップまたはフレームで子宮を横切ってこの距離を移動します。スキャンが取得されたら、目的の構造がスキャンで完全にキャプチャされていることを確認してください。スキャンを収集したら、画像処理のためにロードします。
平行処理と回転処理の方法を選択すると、すべての3D画像フレームが1つの3Dボックスにロードされます。次に、0.08ミリメートルのステップサイズを選択し、画像ブロックの一方の端から始めて、すべてのフレームをスクロールしてデータに慣れます。次に、スタックの一方の端から開始し、目的のオブジェクトのアウトラインを手動でトレースします。
次に、次のフレームに進み、オブジェクトのアウトラインを再度手動でトレースします。このプロセスは、すべてのフレームに手動で注釈が付けられるまで続けます。完了したら、[完了]をクリックして3D画像を取得し、オブジェクトの体積を計算します。
画像では、メッシュまたはソリッドオーバーレイのいずれかを選択します。次に、明瞭にするために、周囲の画像情報を保持するか削除するかを選択します。高周波超音波は、受胎後5.5日という早い時期に移植部位の発達を検出することができます。
より軽い高エコー性脱落膜化子宮内膜を移植部位のマーカーとして使用し、移植部位の数とこれらの部位の間隔を、受胎後 6.5 日で定量化します。妊娠が受胎後7.5日に進行すると、より暗い低エコーの妊娠嚢と胎児極の両方が簡単に識別できます。受胎後6.5日目のマウス子宮の3次元再構成は、メッシュ形式とソリッドオーバーレイ形式の両方で行われました。
受胎後7.5日で、3Dスキャンも同様に明らかになりました。このビデオを見た後、2Dと3Dの両方で正確な超音波画像を取得し、妊娠を中断することなく特徴付ける方法をよく理解しているはずです。超音波取得に必要な合計時間は、2Dと3Dの両方で、経験豊富なユーザーの手によって約10〜20分です。
この手順を試みるときは、動きを小さく、段階的に保つことを忘れないでください。この技術は、研究者がマウスの正常および異常な妊娠表現型を調査する道を開きました。
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概要
本記事では、マウスの初期妊娠をモニタリングするための非侵襲的な高周波超音波検査の手法について解説します。この手法を用いることで、妊娠を中断させることなく縦断的な研究が可能となり、重要な生殖データの収集が容易になります。
研究の主要構成要素
科学分野
- 生殖生物学
- 超音波イメージング
- マウスモデル
背景
- 妊娠生物学の研究では、一般的にマウスが使用されます。
- 従来の方法では妊娠の中断が必要であり、縦断的な研究が制限されていました。
- 非侵襲的な手法を用いることで、データ収集を向上させることができます。
- 超音波検査により、妊娠のリアルタイムモニタリングが可能になります。
研究目的
- マウスにおける妊娠の早期検出法の開発。
- 妊娠を妨げることなく、着床後のイベントをモニタリングする。
- マウスの妊娠に関する縦断的なデータ収集を容易にする。
使用された手法
- イメージングのための高周波超音波検査。
- 超音波装置の準備。
- 単一平面での画像取得の手法。
- 妊娠の成長および生存能の評価。
主な結果
- 初期妊娠の生体内（in vivo）における特性評価に成功。
- 妊娠を中断させることなく、発生過程をモニタリングすることが可能。
- 収集されたデータは、生殖生物学の研究に寄与する。
- 初心者にとって、一貫した画像を得ることは困難である。
結論
- この手法により、マウスの妊娠状態を効果的にモニタリングすることが可能になります。
- 生殖生物学の研究者にとって価値のあるツールとなります。
- 妊娠中絶に関する倫理的な懸念なく、縦断的研究を実施できます。
よくある質問
産業上の重要性
3D再構成を用いた3次元高周波超音波検査（HFUS）により、マウスモデルにおける妊娠初期の状態を非侵襲的かつ経時的に特性解析することが可能となり、妊娠の中断を必要としません。この機能は、生殖表現型解析の予測信頼性を高め、前臨床研究におけるトランスレーショナルな連続性をサポートします。このアプローチは、遺伝子組換えマウスを活用して子宮および胚のターゲットのリスクを軽減しようとするバイオ医薬品開発チームにとって戦略的に有用です。
バイオ医薬品研究開発における戦略的応用
初期探索およびターゲットバリデーション
- 動物モデルを犠牲にすることなく、生殖標的のin vivoフェノタイピングを可能にする。
- 子宮および胚の遺伝子改変の機能的検証をサポートする。
- 着床と発生の反復的なリアルタイム評価を可能にし、メカニズム解明によるリスク低減を促進する。
- 生殖生物学ポートフォリオにおける標的選択の予測信頼性を向上させる。
スクリーニングおよびアッセイの開発
- 着床部位および胚の生存率の定量的な評価に向けた、標準化され再現可能なイメージング出力を提供します。
- 体積的および空間的な指標を用いた、妊娠初期エンドポイントのアッセイ開発を可能にします。
- マウス妊娠モデルにおける遺伝学的または薬理学的介入の、拡張可能なスクリーニングをサポートします。
- 化合物や遺伝子機能の評価に不可欠な、信頼性の高い非終末的なリードアウトを提供します。
トランスレーショナル・前臨床研究
- 縦断的かつ非侵襲的なモニタリングを可能にすることで、マウスの妊娠フェノタイピングとトランスレーショナルなバイオマーカー戦略を整合させます。
- 動物コホートを維持して繰り返し測定を行うことにより、初期探索から前臨床検証までの連続性を確保します。
- 堅牢なin vivoでの発生データを提供することで、生殖標的の推進における生物学的リスクを低減します。
- 子宮および胚への介入プログラムにおいて、リスク調整に基づいた推進決定を支援します。
パイプラインおよびワークフローの統合
このイメージング法は、発見から前臨床に至る連続的なプロセスに組み込まれており、生殖生物学における仮説検証、ターゲットバリデーション、およびトランスレーショナルリサーチを支援します。
- 探索生物学：生体モデルにおける着床および初期胚発生の仮説駆動型解析を可能にします。
- スクリーニング：アッセイの標準化およびスクリーニングへの適用に向けた、再現性のある定量的なイメージング出力を提供します。
- アナリティクス：遺伝的条件または治療条件を比較するための、体積、空間、および生存率の測定結果を提供します。
- トランスレーショナルリサーチ：探索相から前臨床相にわたる、バイオマーカーの経時的な整合性と連続性を促進します。
- エンタープライズでの再利用：多様な生殖表現型解析研究に利用可能な、再利用可能なイメージングプラットフォームを構築します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：生殖ターゲットのバリデーションにおける予測信頼性を高め、メカニズム的な曖昧さを軽減する。
- 運用的価値：非侵襲的イメージングのワークフローを標準化し、研究間での再現性を向上させる。
- 戦略的価値：縦断的かつ非終末的なデータ収集を可能にすることで、go/no-go判断の精度と資本効率を向上させる。
- ポートフォリオへの影響：リスク調整後の優先順位付けを行い、生殖生物学プログラムの推進を支援する。
実施上の検討事項
- 高周波超音波装置の操作および3D画像再構成に関する専門知識が必要です。
- 専用のイメージング機器および解析ソフトウェアへのアクセスが不可欠です。
- イメージングプロトコルとデータ解析のチーム間での標準化が必要です。
- 異なるマウス系統や生殖表現型に応じて、調整が必要になる場合があります。
- イメージングの一貫性は、操作者のスキルおよびプローブの漸増的な移動精度の精度に依存します。
