適切なポジショニングと骨のマイクロ アーキテクチャを使用して体内のマイクロ-コンピューター断層撮影の焦点の高分解能イメージングのためのラットの後肢の拘束
2017年11月22日
本稿は、マイクロで計算された断層レントゲン写真撮影 (µCT) スキャナー体内のユーザー麻酔、正しく位置および脛骨の高分解能イメージング中に最小限の動きでラットの後肢を抑制する方法を指示します。結果は骨のマイクロ アーキテクチャを正確に定量化する処理することができます高品質の画像です。
この手順の全体的な目標は、In Vivo マイクロ コンピューター断層撮影を使用して、近位脛骨と遠位大腿骨の骨マイクロ アーキテクチャの焦点を合わせた高解像度画像を取得するために、ラットの後肢を適切に配置して拘束することです。この方法は、マイクロCTによるIn Vivo画像の取得に関する重要な質問に答えるのに役立ち、後肢の適切な位置決めと拘束のためのガイダンスを提供します。この手順の主な利点は、一貫性の高い画像を取得し、縦断的研究中に発生する骨のマイクロアーキテクチャの変化を定量化するために使用できることです。
ラットをカーボンファイバースキャナーベッドの仰臥位に置きます。つま先をつまむことに反応しないことで適切な鎮静レベルを確認した後、動物の目に眼科用潤滑剤を塗布します。つま先が一方の端から伸びている可鍛性フォームチューブで足を拘束し、フォームが関心のある領域に伸びないように注意しながら、デンタルワックスを塗布して足をフォーム内にしっかりと保持します。
チューブをテープでしっかりと密封し、フォームをチューブに挿入します。フォームとチューブがしっかりとはまっていることを確認し、チューブをX線スキャナーベッドにスライドさせます。脚がぴんと張るまで後肢を伸ばします。
膝関節の位置を触診し、反対側の後肢と尾を胴体に向かって引っ張ることにより、過度の伸展の欠如を確認します。後肢を胴体から離して脚がぴんと張るまで伸ばすことで、X線が骨のすべての領域をできるだけ同様のパターンで通過することを確認します。次に、マスキングテープのいくつかの接着面を拭き取り、修正したテープを使用して、伸びていない後肢と尾を固定し、スキャン視野から外れないようにします。
次に、腰、肩、頭、鼻のコーンをスキャンベッドに固定します。動物を獣医用ラップで包んで熱損失を制限し、標準プロトコルに従って適切な実験パラメータを使用してマイクロコンピューター断層撮影で動物を画像化します。すべての画像を取得したら、動物が部分的に加熱された個々のケージで回復し、完全に横臥するまで監視します。
ラットの後肢の適切な位置決めには、脚を完全に伸ばし、足全体と足首を発泡スチロールで拘束することが含まれ、その結果、小柱および皮質のマイクロアーキテクチャの分析に十分な品質の画像が得られます。後肢の配置が不十分で拘束すると、動きのアーチファクトを伴う画像が作成される可能性がありますが、スキャン視野から完全に除去されていない尾部は、スキャンサンプルによるX線減衰を妨げ、骨髄と組織のミネラル密度の測定値を変化させます。習得すると、この手順は5〜10分で適切に実行できます。
この手順を実行するときは、ラットの呼吸数、鎮静レベル、および放射線被曝量を常に認識することが重要です。この手順は、大腿骨遠位端や腰椎などの他の骨格部位を評価するために変更して使用できます。さらに、この手順は、マウスなどの他のげっ歯類の種に修正して使用することができます。
このビデオを見た後、近位脛骨の骨マイクロアーキテクチャの焦点を合わせ、一貫した高解像度イメージングのために、ラットの後肢を適切に配置および拘束する方法を十分に理解しているはずです。
概要
本記事では、生体内マイクロコンピューター断層撮影（µCT）を用いて骨の微細構造を高解像度でイメージングするために、ラットを麻酔し、後肢を配置および固定するための詳細なプロトコルを提供します。この方法を適切に実行することで、骨構造の変化を定量化するのに適した高品質な画像を得ることができます。
研究の主要構成要素
科学分野
- 神経科学
- 骨イメージング
- マイクロコンピューター断層撮影
背景
- 骨の微細構造を研究するには、in vivo イメージング技術が不可欠です。
- 高品質な画像を得るためには、被験者の正確なポジショニングと固定が重要です。
- この手法は、異なる骨部位やげっ歯類種に適応させることが可能です。
- 体動アーティファクトは、画像品質とデータの正確性に大きな影響を及ぼす可能性があります。
研究目的
- ラットの骨微細構造をイメージングするための標準化されたプロトコルを提供すること。
- イメージング中の動きを最小限に抑え、データ品質を向上させること。
- 骨の変化に関する縦断的研究を促進すること。
使用方法
- ラットをスキャナーベッドの上に仰臥位で配置します。
- 眼科用潤滑剤および足固定用のフォームチューブを使用します。
- イメージング中の干渉を防ぐため、後肢と尾を固定します。
- 処置全般を通じて、動物の状態をモニタリングします。
主な結果
- 近位脛骨および遠位大腿骨の高画質画像を取得した。
- 適切な肢位の設定により、一貫した画像結果が得られた。
- 動きによるアーチファクトを低減させることで、骨微細構造の定量評価が向上した。
- この手順は5-10分で効率的に完了させることができる。
結論
- 適切な肢の位置決めは、良好な画像結果を得るために極めて重要です。
- このプロトコルは、さまざまな骨格部位や齧歯類種に適応させることができます。
- 処置中の動物福祉への配慮は不可欠です。
よくある質問
産業界における重要性
前臨床の骨研究において、治療介入が骨格の完全性に及ぼす影響を縦断的に評価するためには、一貫したin vivoイメージングが不可欠です。ラットの後肢を適切に配置し固定することで、再現性のあるmicro-CT画像品質が確保され、時点ごとの海綿骨および皮質骨の測定値におけるばらつきを低減できます。このような手法上の厳密さは、骨微細構造の変化の信頼性の高い定量化を可能にし、初期段階の骨形成促進剤または骨吸収抑制剤の候補評価における意思決定（go/no-go）に直接的な影響を与えます。
バイオファーマ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検証
- 科学的価値： 一貫したベースラインおよび縦断的な骨微細構造データを提供することで、標的検証研究における骨格表現型の解析を可能にする。
- 運用の価値： 同一動物の繰り返しイメージングにより個体間誤差を低減し、前臨床有効性試験において統計的検出力を確保するために必要なコホート数を削減する。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- 科学的価値： 骨に特化したスクリーニングカスケードにおけるアッセイの標準化に適した、定量的で高解像度の出力（例：骨梁幅、骨体積分率）を生成します。
- 運用上の価値： モーションアーチファクトを最小限に抑える再現可能な試料調製ワークフローを確立し、イメージングベースの表現型スクリーニングにおけるアッセイの堅牢性とスループットを向上させます。
トランスレーショナルおよび前臨床研究
- 科学的価値： 薬理学的または遺伝学的操作に伴う骨構造の変化を時間経過とともに正確に追跡することを可能にし、疾患関連のシステムモデリングを支援する。
- 実用的価値： 創薬研究での知見と前臨床段階での安全性および有効性評価を橋渡しする、画像由来のバイオマーカーを提供することで、トランスレーショナルな継続性を促進する。
パイプラインおよびワークフローの統合
この後肢固定プロトコルは、骨標的治療薬の開発におけるターゲットバリデーション、リード最適化、および前臨床段階への移行判断の根拠となる信頼性の高いイメージングリードアウトを確保することで、創薬ワークフローに統合されます。
- 探索生物学：標的変調後の骨微細構造の変化を一貫して可視化できるようにすることで、仮説検証をサポートします。
- スクリーニング：骨格パラメータに対する化合物の影響を比較可能な、アッセイに使用できる定量的イメージング出力を提供します。
- アナリティクス：統計解析および研究間の比較可能性に不可欠な、標準化され再現性のある測定値（例：骨密度、骨梁数）を提供します。
- トランスレーショナルリサーチ：骨格応答の縦断的なモニタリングを可能にし、メカニズムおよび表現型データに基づいたリスク調整済みの進展判断をサポートします。
- エンタープライズ再利用：齧歯類種および骨格部位全体に適用可能な、標準化され適応性の高いイメージング調製法であり、骨研究プログラムにおけるプラットフォームの再利用を促進します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：縦断的イメージング研究における技術的ばらつきと体動アーティファクトを最小限に抑えることで、骨格表現型の評価における予測信頼性を向上させます。
- 運用的価値：迅速（5-10分）かつ明確に定義された拘束手順により、動物の使用数と再撮影率を削減し、再現性と拡張性を高めます。
- 戦略的価値：骨の恒常性に影響を与える候補物質の進展に伴うリスクを軽減する、信頼性の高い骨微細構造データを提供し、Go/No-Go判断を改善します。
- ポートフォリオへの影響：客観的な有効性ランキングを裏付ける、一貫性のある定量的なイメージングエンドポイントを通じて、骨調節化合物のリスクベースの優先順位付けを可能にします。
実施上の検討事項
- 生理学的パラメータを損なわずに適切な鎮静を確保するため、げっ歯類の麻酔およびモニタリングに関する専門知識が必要です。
- 最適な画像取得のためには、in vivo micro-CTシステムおよび互換性のあるカーボンファイバー製スキャナーベッドへのアクセスに依存します。
- 術者間の整合性を確保するため、フォームチューブの準備、デンタルワックスの塗布、および肢の伸展技術について、チーム間での標準化が必要です。
- 系統や体重に応じた鎮静レベルを調整する際は、イソフルラン代謝の個体間差を考慮しなければなりません。
- 後肢の伸展によりアクセス可能な外部骨格部位に限定されており、プロトコルの調整なしでは軸方向または頭蓋内のイメージングには適していません。
