도립 컨포칼 현미경에서 상피 조직 역학의 장기 모니터링을 위한 간소화된 생체 내 이미징 접근 방식
2023년 6월 30일
이 프로토콜은 도립 컨포칼 현미경을 사용하여 생체 내 이미징을 단순화하는 새로운 도구를 제공합니다.
우리는 도립 컨포칼 현미경을 사용하여 살아있는 쥐에 대한 생체 내 이미징을 수행하는 도구를 개발했습니다. 이를 통해 항상성 전반에 걸쳐 피부 세포 역학을 추적하고 질병 발병 및 진행 중 세포 거동을 비교할 수 있습니다. 다광자 현미경은 생체 내 세포 추적을 달성하기 위해 적용되는 주요 접근 방식입니다.
그러나 이러한 현미경의 단점은 제한된 일상적인 이미징 다양성, 높은 비용 및 기술적 복잡성을 포함합니다. 당사의 새로운 도구를 사용하면 in vivo 생체 내 이미징을 위한 다용도 도립 컨포칼 현미경을 사용할 수 있습니다. 설계 파일을 수정하여 스테이지 인서트 치수를 모든 제조사의 도립 현미경에 맞게 사용자 지정할 수 있습니다.
대물렌즈 구멍은 선택한 동물 모델 및 조직에 맞게 크기를 조정하고 재배치할 수 있습니다.
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개요
본 연구는 살아있는 마우스에서 도립 공초점 현미경을 이용한 생체 내 이미징을 수행할 수 있는 새로운 도구를 소개하며, 이를 통해 연구자들이 항상성 유지 및 질병 진행 과정 중의 피부 세포 역학을 추적할 수 있도록 합니다. 이 새로운 도구는 다광자 현미경의 한계를 해결하여 생체 내 이미징의 접근성과 활용도를 높여줍니다.
주요 연구 구성 요소
연구 분야
- 생체 내 이미징
- 피부 세포 역학
- 현미경 기술
배경
- 다광자 현미경의 현재 한계점으로는 높은 비용과 기술적 복잡성이 있습니다.
- 도립 공초점 현미경은 살아있는 조직에 대해 다각적인 이미징 옵션을 제공합니다.
- 맞춤형 설계를 통해 다양한 동물 모델에 맞춰 적응시킬 수 있습니다.
사용된 방법
- 맞춤형 3D 프린팅 인서트를 사용한 도립 공초점 현미경
- 생체 시스템으로서의 살아있는 마우스
- 다양한 조직에 적용 가능한 맞춤형 이미징 설정
주요 결과
- 드리프트를 최소화하여 형광 표지된 귀 조직의 Z-stack 영상을 성공적으로 획득함.
- 장시간에 걸쳐 피부 세포(mCherry 및 GFP 양성)의 연속 이미징을 수행함.
- 안정적인 이미징을 위한 3D 프린팅 생체 이미징 인서트의 효과를 검증함.
결론
- 본 연구는 생체 내 이미징 능력을 향상시키기 위한 혁신적인 접근 방식을 제시합니다.
- 이 도구는 살아있는 모델에서 세포 역학을 연구하는 능력을 강화하여 세포 생물학 연구를 발전시킵니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
상피 조직 역학의 장기적인 생체 내 영상화(intravital imaging)는 질병의 발생 및 진행의 기초가 되는 세포 행동을 이해하는 데 매우 중요합니다. 도립 공초점 현미경을 이용한 이 간소화된 접근 방식은 기술적 및 비용적 장벽을 낮추어, 신약 발견 단계의 바이오 제약 연구에서 생체 내 영상화의 폭넓은 도입을 가능하게 합니다. 안정적이고 정량적인 살아있는 세포 영상화에 대한 접근성이 향상됨으로써, 초기 타겟 검증 및 기전 연구의 예측 신뢰도가 높아집니다.
바이오제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 손상되지 않은 조직 환경에서 살아있는 세포의 행동을 직접 관찰할 수 있습니다.
- 질병 발생 과정 중의 세포 반응을 추적하여 메커니즘적 리스크 감소를 지원합니다.
- 세포 역학의 종단적 모니터링을 통해 기능적 타겟 검증을 용이하게 합니다.
- 초기 단계 포트폴리오 선별을 위한 예측 신뢰도를 향상시킵니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 형광 표지된 세포의 생체 내(in vivo) 검증 및 재현 가능한 이미징을 제공합니다.
- 강건한 어세이 개발을 위해 정량적인 Z-stack 출력물을 제공합니다.
- 다양한 조직 유형 및 동물 모델 전반에 걸쳐 표준화와 확장성을 지원합니다.
- 조직 수준의 세포 역동성에 미치는 화합물의 효과를 신뢰성 있게 평가할 수 있습니다.
중개 및 전임상 연구
- in vivo 이미징 결과물을 질병 관련 모델과 연계하여 중개 연구의 연속성을 확보합니다.
- 실시간 조직 반응을 바탕으로 리스크가 조정된 추진 결정이 가능합니다.
- 동적인 세포 행동과 질병 진행의 상관관계를 분석하여 바이오마커 발굴을 지원합니다.
- 전임상 모델 선정의 근거가 되는 메커니즘적 통찰력을 제공합니다.
파이프라인 및 워크플로 통합
이 이미징 플랫폼은 초기 발견부터 전임상 연구까지 통합하여 가설 검증, 표적 확인 및 중개 연구를 지원합니다.
- 발견 생물학: 천연 조직 환경 내에서의 세포 역동성에 대한 가설 기반 조사를 가능하게 합니다.
- 스크리닝: 분석 준비를 위한 재현 가능하고 정량적인 이미징 결과물을 제공합니다.
- 분석: 세포 거동 및 조직 안정성의 종단적 측정을 지원합니다.
- 중개 연구: 질환 관련 이미징 데이터를 통해 발견 단계와 전임상 검증 단계를 연결합니다.
- 기업적 재사용: 사용자 정의 가능한 설계를 통해 다양한 플랫폼 및 장기 시스템에 적용할 수 있습니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 생체 조직 연구에서 예측 신뢰도를 높이고 기전적 모호성을 줄입니다.
- 운영적 가치: 표준화되고 재사용 가능한 구성 요소를 통해 이미징 워크플로우를 효율화합니다.
- 전략적 가치: 기술적 장벽을 낮춤으로써 더 나은 진행/중단 결정과 자본 효율성을 가능하게 합니다.
- 포트폴리오 영향: 리스크가 조정된 우선순위 설정과 발굴 프로그램의 진전을 지원합니다.
실행 시 고려 사항
- 살아있는 동물 핸들링 및 공초점 현미경 조작에 관한 전문 지식이 필요합니다.
- 도립형 공초점 현미경 및 이에 호환되는 3D 프린팅 스테이지 인서트 사용 권한이 필요합니다.
- 이미징 프로토콜 및 데이터 분석을 위한 팀 간 표준화가 요구됩니다.
- 설계 수정을 통해 다양한 동물 모델 및 조직 유형에 적용 가능합니다.
- 실질적인 제한 사항으로는 장시간 세션 동안 동물의 생존력 유지 및 이미징 안정성 확보 등이 있습니다.
