적절 한 위치와 뼈 마이크로 아키텍처를 사용 하 여 생체 내에서 마이크로-단층의 집중된 고해상도 이미징 쥐 뒷 다리의 구속
2017년 11월 22일
이 종이 마이크로 단층 (µCT) 스캐너 vivo에서 의 사용자 anesthetize, 올바르게 위치 하 고 경골의 고해상도 이미징 동안 최소한의 운동에 대 한 쥐의 뒷 다리를 제 지 하는 방법을 지시 합니다. 결과 뼈 마이크로-아키텍처를 정확 하 게 계량을 처리할 수 있는 높은 품질의 이미지.
이 절차의 전반적인 목표는 In Vivo 마이크로 컴퓨터 단층 촬영을 사용하여 근위 경골 및 원위 대퇴골의 뼈 미세 구조에 대한 집중된 고해상도 이미지를 획득하기 위해 쥐 뒷다리를 적절하게 배치하고 구속하는 것입니다. 이 방법은 마이크로 CT에 의한 In Vivo 이미지 획득에 대한 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있으며 뒷다리의 적절한 위치 지정 및 구속에 대한 지침을 제공합니다. 이 절차의 주요 장점은 매우 일관된 이미지를 획득할 수 있으며 종단 연구 중에 발생하는 뼈 미시 구조 변화를 정량화하는 데 사용할 수 있다는 것입니다.
쥐를 탄소 섬유 스캐너 베드에 누운 자세로 놓습니다. 발가락 꼬집음에 대한 반응 부족으로 적절한 수준의 진정을 확인한 후 동물의 눈에 안과 윤활제를 바르십시오. 발가락이 한쪽 끝에서 뻗어 나온 가단성 폼 튜브에 발을 고정하고 치과 왁스를 바르고 폼 내에서 발을 단단히 고정하고 폼이 관심 영역 위로 확장되지 않도록 주의합니다.
테이프로 튜브를 단단히 밀봉하고 폼을 튜브에 삽입합니다. 폼과 튜브가 단단히 끼워졌는지 확인하고 튜브를 X-ray 스캐너 베드에 밀어 넣습니다. 다리가 팽팽해질 때까지 뒷다리를 뻗습니다.
무릎 관절 위치를 촉진하고 반대쪽 뒷다리와 꼬리를 몸통 쪽으로 당겨 과신전이 없는지 확인합니다. 다리가 팽팽해질 때까지 뒷다리를 몸통에서 멀리 뻗어 엑스레이가 가능한 한 유사한 패턴으로 뼈의 모든 영역을 통과하도록 합니다. 다음으로, 여러 마스킹 테이프 조각의 접착면을 닦아내고 변형된 테이프를 사용하여 확장되지 않은 뒷다리와 꼬리를 고정하여 스캐닝 시야에서 벗어나도록 합니다.
그런 다음 엉덩이, 어깨, 머리 및 노즈 콘을 스캔 침대에 고정합니다. 열 손실을 제한하기 위해 동물을 수의사 랩으로 감싸고 표준 프로토콜에 따라 적절한 실험 매개변수를 사용하여 마이크로 컴퓨터 단층 촬영으로 동물을 이미지화합니다. 모든 이미지를 획득하면 동물이 완전히 누울 때까지 모니터링하면서 부분적으로 가열된 개별 케이지에서 회복할 수 있도록 합니다.
쥐 뒷다리의 적절한 배치는 다리를 완전히 펴고 발과 발목 전체를 거품으로 고정하는 것을 포함하며, 그 결과 섬유주 및 피질 미시 구조를 분석하기에 충분한 품질의 이미지를 획득할 수 있습니다. 뒷다리의 부적절한 배치 및 구속은 움직임 아티팩트가 있는 이미지를 초래할 수 있으며, 꼬리가 스캐닝 시야에서 완전히 제거되지 않으면 스캔 샘플에 의한 X선 감쇠를 방해하고 골수 및 조직 미네랄 밀도 측정을 변경합니다. 이 절차를 숙달하면 5-10분 안에 적절하게 수행할 수 있습니다.
이 절차를 수행하는 동안 항상 쥐의 호흡 속도, 진정 수준 및 방사선 노출량을 인식하는 것이 중요합니다. 이 절차는 변경되어 원위 대퇴골 및 목재 척추와 같은 다른 골격 부위를 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, 이 절차는 수정되어 마우스와 같은 다른 설치류 종에 사용될 수 있습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 근위 경골의 뼈 미세 구조에 대한 초점과 일관된 고해상도 이미징을 위해 쥐의 뒷다리를 적절하게 배치하고 억제하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
개요
본 논문은 생체 내 마이크로 컴퓨터 단층촬영(µCT)을 이용한 골 미세구조의 고해상도 영상을 얻기 위해 쥐의 뒷다리를 마취, 배치 및 고정하는 상세 프로토콜을 제공합니다. 이 방법을 정확하게 수행하면 골 구조의 변화를 정량화하는 데 적합한 고품질 영상을 확보할 수 있습니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 골 영상 촬영
- 마이크로 컴퓨터 단층촬영
배경
- In vivo 이미징 기술은 골 미세구조를 연구하는 데 매우 중요합니다.
- 고품질 이미징을 위해서는 피험자의 정확한 위치 선정과 고정이 필수적입니다.
- 이 방법은 다양한 골격 부위와 설치류 종에 맞게 조정될 수 있습니다.
- 움직임으로 인한 아티팩트는 이미지 품질과 데이터 정확도에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
연구 목적
- 쥐의 뼈 미세구조 이미징을 위한 표준화된 프로토콜을 제공합니다.
- 더 나은 데이터 품질을 위해 이미징 중 움직임을 최소화합니다.
- 뼈 변화에 대한 종단적 연구를 용이하게 합니다.
사용된 방법
- 쥐를 스캐너 베드 위에 앙와위로 배치합니다.
- 안과용 윤활제와 발 고정용 폼 튜브를 사용합니다.
- 영상 촬영 중 간섭을 방지하기 위해 뒷다리와 꼬리를 고정합니다.
- 절차 전반에 걸쳐 동물의 상태를 모니터링합니다.
주요 결과
- 근위 경골과 원위 대퇴골의 고품질 영상을 획득하였습니다.
- 적절한 사지 배치를 통해 일관된 영상 결과를 얻었습니다.
- 움직임 아티팩트의 감소로 골 미세구조의 정량화 수준이 향상되었습니다.
- 해당 절차는 5-10분 이내에 효율적으로 완료될 수 있습니다.
결론
- 성공적인 영상 결과를 얻기 위해서는 적절한 사지 배치가 매우 중요합니다.
- 본 프로토콜은 다양한 골격 부위와 설치류 종에 맞게 조정하여 적용할 수 있습니다.
- 시술 중 동물의 복지에 주의를 기울이는 것이 필수적입니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
전임상 골 연구에서 일관된 in vivo 영상 촬영은 골격 무결성에 대한 치료적 개입의 종단적 평가를 위해 매우 중요합니다. 쥐 뒷다리의 적절한 위치 선정과 고정은 재현 가능한 micro-CT 영상 품질을 보장하며, 시점별 소주골 및 피질골 측정값의 변동성을 줄여줍니다. 이러한 방법론적 엄격함은 골 미세구조 변화의 신뢰할 수 있는 정량화를 뒷받침하며, 이는 초기 단계의 골형성 촉진제 또는 골흡수 억제제 후보 물질 평가의 진행 여부 결정에 직접적인 영향을 미칩니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 과학적 가치: 표적 검증 연구를 위해 일관된 기선 및 종단적 골 미세구조 데이터를 제공함으로써 골격 표현형의 분석을 가능하게 합니다.
- 운영적 가치: 동일한 동물에 대해 반복적인 영상을 촬영하여 개체 간 변동성을 줄임으로써, 전임상 효능 연구에서 통계적 유의성을 확보하는 데 필요한 코호트 크기를 감소시킵니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 과학적 가치: 골 중심 스크리닝 캐스케이드의 분석 표준화에 적합한 정량적 고해상도 결과물(예: trabecular thickness, bone volume fraction)을 생성합니다.
- 운영적 가치: 움직임 아티팩트를 최소화하는 재현 가능한 시료 준비 워크플로우를 구축하여, 이미지 기반 표현형 스크리닝의 분석 강건성과 처리량을 향상시킵니다.
중개 및 전임상 연구
- 과학적 가치: 약물학적 또는 유전적 조작에 따른 골 구조 변화를 시간에 따라 정확하게 추적함으로써 질환 관련 시스템 모델링을 지원합니다.
- 운영적 가치: 발견 단계의 연구 결과와 전임상 안전성 및 유효성 평가를 연결하는 영상 기반 바이오마커를 제공하여 중개 연구의 연속성을 촉진합니다.
파이프라인 및 워크플로 통합
본 후지 고정 프로토콜은 골 표적 치료제 개발 과정에서 타겟 검증, 리드 최적화 및 전임상 진행 결정을 위한 신뢰할 수 있는 영상 판독 결과를 보장함으로써 신약 발견 워크플로우에 통합됩니다.
- 발견 생물학: 표적 조절에 따른 골 미세 구조 변화의 일관된 시각화를 가능하게 하여 가설 검증을 지원합니다.
- 스크리닝: 골격 파라미터에 미치는 화합물의 효과를 비교할 수 있도록 분석 가능한 정량적 이미징 출력을 제공합니다.
- 분석: 통계 분석 및 연구 간 비교 가능성에 필수적인 표준화되고 재현 가능한 측정값(예: 골밀도, 소주개수)을 제공합니다.
- 중개 연구: 골격 반응의 종단적 모니터링을 가능하게 하여, 기전 및 표현형 데이터에 기반한 위험 조정 진전 결정을 지원합니다.
- 기업 내 재사용: 설치류 종 및 골격 부위 전반에 적용 가능한 표준화되고 적응력 있는 이미징 준비 방법을 제시하여, 골 연구 프로그램 내 플랫폼 재사용을 촉진합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 종단적 영상 연구에서 기술적 변동성과 움직임 아티팩트를 최소화하여 골격 표현형 평가의 예측 신뢰도를 높입니다.
- 운영적 가치: 신속하고(5-10분) 명확하게 정의된 보정 절차를 통해 재현성과 확장성을 향상시키며, 동물 사용량과 영상 재촬영률을 줄입니다.
- 전략적 가치: 골 항상성에 영향을 미치는 후보 물질의 진행 리스크를 낮추는 신뢰할 수 있는 골 미세구조 데이터를 제공함으로써 go/no-go 의사결정을 개선합니다.
- 포트폴리오 영향: 객관적인 효능 순위 책정을 지원하는 일관되고 정량화 가능한 영상 엔드포인트를 통해 골 조절 화합물의 리스크 기반 우선순위 선정을 가능하게 합니다.
구현 시 고려 사항
- 생리학적 파라미터를 저해하지 않으면서 적절한 진정 상태를 유지하기 위해 설치류 마취 및 모니터링에 대한 전문 지식이 필요합니다.
- 최적의 이미지 획득을 위해 in vivo micro-CT 시스템 및 호환 가능한 탄소 섬유 스캐너 베드 사용 가능 여부에 따라 달라집니다.
- 작업자 간 일관성을 보장하기 위해 폼 튜브 준비, 치과용 왁스 도포 및 사지 신전 기술에 대해 팀 간 표준화가 필요합니다.
- 계통 및 체구에 따라 진정 수준을 조정할 때 isoflurane 대사의 개체 간 변동성을 고려해야 합니다.
- 뒷다리 신전을 통해 접근 가능한 외부 골격 부위로 제한되며, 프로토콜 수정 없이는 축성 또는 두개골 영상 촬영에는 적합하지 않습니다.
