マウス眼の前房に移植された肝スフェロイドのin vivoイメージング
March 29th, 2024
ここでは、マウスの眼の前房に生着した肝スフェロイドの非侵襲的な in vivo イメージングを可能にするプラットフォームについて説明します。ワークフローは、初代肝細胞からのスフェロイドの生成から、マウスの眼への移植、共焦点顕微鏡による細胞分解能での in vivo イメージングまで多岐にわたります。
私たちのグループでは、マウスの眼の前房を移植部位として利用し、ステロイド肝のin vivoおよび非侵襲的なイメージングを行っています。この新しく確立されたイメージングプラットフォームは、研究者に独自のツールを提供し、基礎研究と前臨床研究の両方における肝臓生理学と病理学の理解を深めます。生物医学研究では、細胞のプロセスの可視化が疾患のメカニズムの解明に頼っており、肝臓研究の分野では、肝細胞を経時的にモニタリングできるin vivoの高解像度イメージングの手法が不足しているのが現状です。
生体内肝臓イメージングと比較して、私たちの技術は非侵襲的であり、肝細胞は多数のイメージングセッションにわたって繰り返しイメージングできるため、さまざまな課題に応じて単一細胞の解像度で肝機能を監視できます。私たちのプラットフォームでは、肝臓ステロイドは眼の中で何ヶ月も生存し、同じレシピエントマウスを非侵襲的に長期間にわたってイメージングすることができます。これにより、実験動物の数を減らし、生体内データの品質を高めることができます。
過去10年間、私たちのグループは、強力な研究ツールとなるアイイメージングプラットフォームを開発してきました。当初は膵臓アイレットのイメージング用に設計されましたが、現在は肝臓ステロイドに適応しており、他の臓器や研究分野に拡大される可能性があります。
概要
この研究は、マウスの目の前房に移植された肝臓スフェロイドの非侵襲的イメージングプラットフォームを提示します。このアプローチにより、単一細胞分解能で肝機能の経時的モニタリングが可能になります。
研究の主要構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 生物医学イメージング
- 肝生理学
背景
- 現在の肝臓研究には非侵襲的イメージング技術が不足しています。
- 生体内イメージングは肝臓の生理学と病理学を理解する上で重要です。
- 既存の方法では肝臓細胞の経時的イメージングができません。
- マウスの目の前房は新しい移植部位として機能します。
研究の目的
- 肝臓スフェロイドの非侵襲的イメージングのためのプラットフォームを開発すること。
- 単一の動物で肝機能を経時的にモニタリングすること。
- 研究に使用される実験動物の数を減らすことです。
使用した方法
- 一次肝臓細胞からの肝臓スフェロイドの準備。
- スフェロイドのマウスの目への移植。
- 共焦点顕微鏡を使用した生体内イメージング。
- 移植後数ヶ月にわたる肝臓スフェロイドのモニタリング。
主な結果
- マウスの目への肝臓スフェロイドの成功的な移植。
- 経時的イメージングにより細胞プロセスと血管の存在が明らかになりました。
- 繰り返しイメージングセッションの可能性を示しました。
- 様々な課題に対する肝機能の理解を深めました。
結論
- 開発されたプラットフォームは肝臓研究のための強力なツールです。
- 肝臓細胞の非侵襲的、高解像度イメージングを可能にします。
- この技術は他の器官にも適応される可能性があります。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Noninvasive, longitudinal imaging of liver spheroids engrafted in the mouse eye enables repeated, high-resolution monitoring of liver cell function and pathology in vivo. This platform addresses a critical gap in discovery-stage liver research by allowing dynamic, single-cell analysis over time within the same animal. The approach supports predictive confidence in disease modeling and functional target validation, enhancing translational continuity and portfolio decision-making.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct visualization of liver cell responses to stimuli at single-cell resolution over time.
- Supports mechanistic de-risking by allowing repeated interrogation of cellular processes in a living system.
- Facilitates functional target validation through dynamic, longitudinal observation of engrafted tissue.
Screening & Assay Development
- Provides a validated, reproducible in vivo system for quantitative imaging-based assays.
- Enables standardization of imaging protocols for consistent, cross-study data generation.
- Supports screening of pharmacological or genetic interventions with real-time, noninvasive readouts.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant modeling by enabling chronic monitoring of liver function and pathology.
- Facilitates translational biomarker discovery through repeated, quantitative imaging in the same animal.
- Improves risk-adjusted advancement by reducing animal use and increasing data quality per subject.
Pipeline & Workflow Integration
This imaging platform bridges early discovery and preclinical research by enabling hypothesis testing, pathway analysis, and functional validation in a longitudinal, in vivo context.
- Discovery Biology: Supports hypothesis-driven interrogation of liver cell behavior and response to interventions.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative imaging outputs suitable for compound or genetic screening.
- Analytics: Provides high-content, single-cell data for robust statistical comparison across conditions and timepoints.
- Translational Research: Maintains continuity from discovery through preclinical validation by modeling chronic liver processes.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, adaptable platform for diverse liver and potentially other organ studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in liver research.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of in vivo imaging workflows.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions and capital efficiency by maximizing data from each animal.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of liver-targeted programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgery, confocal imaging, and animal handling.
- Needs access to confocal microscopy and appropriate fluorescent probes.
- Demands cross-team standardization of imaging and analysis protocols.
- Adaptation to other organoid or tissue types may require protocol optimization.
- Potential limitations include model-specific physiological differences and imaging depth constraints.
