光コヒーレンストモグラフィーを用いたげっ歯類モデルにおける眼疾患のin vivo構造評価

スペクトル領域光干渉断層撮影法は、in vivoでの眼の構造のイメージングや、さまざまな眼疾患モデルにおける眼の寸法の経時変化を追跡するための貴重なツールです。SDOCTを用いて、糖尿病性網膜症における網膜変性モデルにおける網膜厚、緑内障モデルにおける網膜厚とカッピング、近視モデルにおける眼軸長を測定しています。SDOCT 手法は単純ですが、適切な画像を取得するには練習が重要です。

また、さまざまなプロトコルで実験することは、各研究ニーズに最も適したプロトコルを決定するために重要です。手順を実演するのは、視覚および神経認知リハビリテーションセンターの主任研究者であるアンドリュー・フェオラです。まず、スペクトル領域光干渉断層撮影ソフトウェアを開き、取得研究と治療群の情報を入力します。

「Patient Exam」タブで、「Test Examineer」をクリックし、検査官の名前を選択します。「スタディ名」をクリックしてスタディを定義し、「スタディ」タブを開いて新しいスタディを追加するか、既存のスタディの治療を変更します。Select Treatment Arm(治療アームの選択)の右側をクリックして、治療アームを選択します。

グループ全体に新しい時点を追加するには、「患者を追加」をクリックします。ウィンドウで、ID番号、姓と名を入力します。患者の性別と生年月日を選択します。

個々のラットを追加するには、「検査の追加」をクリックします。ネズミを特定するには、試験をクリックし、[試験の編集] をクリックします。[Enter Notes] ボックスに ID 番号を入力し、[Save Changes] をクリックします。

次に、適切なレンズをデバイスに取り付けます。ソフトウェアで対応する構成を選択し、関連するリファレンスアームの位置をダイヤルインします。「Patient Exam」タブで、強調表示された検査をダブルクリックして「Imaging」タブに進み、イメージングを開始します。

プリセット・スキャン・プロトコルをロードするには、「リストからプロトコルを選択」をクリックします。緑内障と糖尿病性網膜症のラットモデルの場合、右目と左目のスキャンにそれぞれ 2 つの OD と 2 つの OS で構成されるプリセットを選択します。麻酔をかけたラットをげっ歯類のアライメントシステムに入れた後、動物の目に潤滑剤を塗布します。

イメージングの直前に、繊細なタスクワイプを使用して余分な生理食塩水を吸い取り、げっ歯類のアライメントシステムの2つの回転運動を使用して、視線が水平になるようにラットを配置し、光コヒーレンストモグラフィーレンズの軸を見下ろします。フリーランモードを使用して、データ収集のためにRetinaの向きを調整します。次に、エイムモードを使用して、水平と垂直の両方のBスキャンをリアルタイムで連続的に表示します。

網膜が見えるまでスキャンヘッドを目に近づけ、げっ歯類のアライメントシステムを使用して、視神経ヘッドが中央に見えるまで動物の位置を調整します。水平スキャンを水平にし、垂直スキャンを垂直にします。網膜画像が平らで湾曲しないように作動距離を調整し、画像がディスプレイウィンドウの上部近くに保たれるように基準アームの位置を調整します。

緑内障、網膜変性症、および糖尿病性網膜症モデルの網膜イメージングでは、平均化のための1つの繰り返しBスキャンによる1, 000 Aスキャン×100 Bスキャンで構成される3×3ミリメートルのボリュームスキャンを定義します。視神経を水平軸と垂直軸の中央に配置して、ボリュームスキャンが鼻軸、側頭軸、および上軸、下軸に沿ってまっすぐ中心になるようにします。「スナップショット」をクリックして写真を撮り、「保存」をクリックして画像を保存します。

視神経頭を中心とする放射状スキャン、つまり 1, 000 A スキャンを 4 つの B スキャンで 20 回の繰り返し B スキャンで取得します。また、Bスキャンを繰り返して目や網膜の画像の鮮明さを高め、データ分析中に眼の領域や網膜の層の解釈を容易にします。次に、画像を保存し、反対側の目のスキャンを繰り返します。

画像の後処理のために、適切な数学的モデリングソフトウェアプログラムを開きます。網膜を処理するには、ロードする光コヒーレンストモグラフィースキャンを選択し、クリックして視神経頭の中心を定義します。プログラムは、視神経乳頭の両側の距離を定義する垂直線を生成します。

ラットの網膜では、これらの線は視神経頭の中心から0.5ミリメートルと1.2ミリメートルの位置にあり、現在分析されている放射状Bスキャンに応じて、合計4本の垂直線が鼻軸、側頭軸、および眼の下軸、上軸を表しています。各線に沿って、網膜神経線維層、内側の神経線維層、内側の核層、外側の神経膜層、外側の核層、外側の核層、外側の境界膜、内側と外側のセグメント、網膜色素上皮、および総網膜の厚さを描きます。すべてのレイヤーが描画されたら、データ解析のために測定値をスプレッドシートにエクスポートします。

代表的なスペクトル領域光干渉断層撮影画像は、光誘起網膜変性BALB/cマウスの網膜の光受容体細胞体を含む、損傷を受けていない対照マウスと比較して、より薄い外側核層を明らかにしています。網膜層の厚さを定量化した後、網膜全体の厚さ、外側の核層の厚さ、および内側と外側のセグメントの厚さについて、損傷を受けていない網膜変性マウスと光誘発網膜変性マウスとの間に有意な差が観察されました。高眼圧症モデルでは、8週間後の視神経カッピングを含む、視神経乳頭での明確なリモデリングが観察されます。

8週間後の網膜神経線維層の厚さを定量化すると、 高眼圧症の測定値と比較して、有意な薄化が明らかになります。糖尿病ラットモデルとWistar対照動物からの網膜のイメージングは、6週齢で、糖尿病ラットの網膜神経線維層と総網膜厚が末梢網膜のWistarラットと比較して減少し、網膜の下象限と時間象限で最大の違いが観察されることを明らかにしました。近視のマウスモデルにおける眼の軸方向の長さは、84日齢の野生型眼で観察された眼軸の長さよりも目に見えて長い。

この近視眼のデータは、時計遺伝子を欠くマウスからのものであり、時計遺伝子が近視の発症に寄与していることを示唆しています。SDOCTによる眼の構造の測定は、網膜電図や視運動反応などの他のアッセイと組み合わせて使用 し、多くの眼疾患モデルで経時的な微妙な変化を検出することができます。