전임상 모델에서 폐 섬유증 평가 향상을 위해 Micro-CT를 사용한 일측성 폐 용적 분석
2025년 6월 20일
여기에서는 병변 측의 기관내 점안을 통해 편측성 블레오마이신 유도 폐섬유증 모델에서 환기 부위를 정량화하기 위해 마이크로 컴퓨터 단층촬영(micro-CT)을 활용하는 프로토콜을 제시합니다.
우리 그룹은 장기 섬유증에 대한 기초 및 중개 연구에 전념해 왔습니다. 최근에는 폐 섬유증에 대한 조기 진단 접근법과 정밀 치료법 개발에 중점을 두고 있습니다. 우리는 마이크로 CT 기반 편측 환기 폐 용적 접근법을 개발하여 변이적으로 정확한 폐 섬유증을 가능하게 했습니다. 잠재적으로 전임상 개입 평가를 변화시킵니다.
일방적인 블레오마이신 설치는 마우스의 정확한 평생 손상을 유도하여 성장 간에 유사한 전처리를 보장합니다. 역량 개입 평가를 위해 마이크로 CT를 정량화합니다. 우리 구루는 수량 평가 정확도를 높이기 위해 AI 지원 자동 섬유성 병변 분할 알고리즘을 개발할 것입니다.
[강사] 시작하려면 3D 슬라이서 프로그램을 실행하여 일방적인 선택적 폐 분할 및 용적 분석을 위한 후처리를 시작합니다. 로드를 클릭하여 DICOM 형식의 이미징 데이터를 가져옵니다. 기본 인터페이스에 축, 각막 및 시상 이미지를 표시합니다. 시상 뷰 매개변수를 조정하여 숨겨진 옵션을 표시합니다. 그런 다음 현재 볼륨 이름 바꾸기를 선택하고 새 이름을 입력합니다. 세그먼트 편집기에서 추가를 클릭하여 오른쪽 폐에 대한 세그먼트를 만듭니다. 임계값 범위를 마이너스 1000 및 마이너스 350 하운스필드 단위로 조정하고 마스킹에 사용할 수 있도록 합니다. 이제 구형 브러시와 함께 페인트 도구를 사용하여 원하는 폐 영역을 분할합니다. 아일랜드 도구를 선택하고 선택한 아일랜드 유지를 선택합니다. 오른쪽 폐를 강조 표시한 다음 3D 표시를 클릭하여 시각화 패널에 3D 모델을 표시합니다. 용어 패널에서 3D 모델의 색상을 파란색으로 변경합니다. 왼쪽 폐를 분할하는 단계를 반복한 후 축 흉부 CT 이미지를 처리하여 환기된 폐용적을 계산합니다. 그런 다음 3D 모델을 생성합니다. 이제 왼쪽 폐의 3D 모델 색상을 노란색으로 변경합니다. 오른쪽 폐 분할의 불투명도를 0.2로 설정합니다. 3D 보기 또는 슬라이스 이미지의 스크린샷을 캡처하고 주석 스크린샷을 클릭하여 저장합니다. 이미지 형식을 선택한 다음 저장 경로를 수정합니다. 세그먼트 통계 모듈을 사용하여 폐 용적을 입방 밀리미터 단위로 계산하고 정상적인 폭기 영역을 분석합니다. 블레오마이신 치료군의 좌폐용적은 식염수 처리군에 비해 유의하게 감소하였다. Masson의 삼색 염색으로 표시되는 폐 조직의 콜라겐 침착은 블레오마이신 치료 그룹에서 유의하게 증가했습니다.
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개요
본 연구에서는 일측성 bleomycin 유도 폐섬유증 모델에서 환기 영역을 정량화하기 위한 마이크로 컴퓨터 단층촬영(micro-CT) 프로토콜을 제시합니다. 이 접근법은 폐섬유증 중재법에 대한 평가를 개선하는 것을 목표로 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 폐섬유증
- 마이크로 컴퓨터 단층촬영
- 전임상 중재 평가
배경
- 연구는 장기 섬유화 및 진단적 접근법 개발에 중점을 둡니다.
- 편측 bleomycin 투여는 마우스에서 표적 폐 손상을 유도합니다.
- Micro CT를 통해 폐 영역의 정밀한 부피 평가가 가능합니다.
- 병변 분할을 위한 AI 보조 알고리즘이 개발되고 있습니다.
연구 목적
- 섬유화 모델에서 환기된 폐 영역을 정량화하기 위함입니다.
- 중재 평가의 정확도를 향상시키기 위함입니다.
- 폐섬유증의 조기 진단 및 치료 전략을 개발하기 위함입니다.
사용된 방법
- 폐 부피 분석을 위한 마이크로 컴퓨터 단층촬영.
- 마우스 모델에서의 단측성 블레오마이신 투여.
- 섬유화 병변의 자동 분할을 위한 AI 보조 알고리즘.
- 전처치 조건의 비교 분석.
주요 결과
- micro-CT를 이용한 환기 영역의 성공적인 정량화.
- 폐섬유증 평가에서의 정밀도 입증.
- 전임상 중재 평가의 변화 가능성.
- AI 알고리즘을 통한 병변 분할의 정확도 향상.
결론
- micro-CT 접근법은 폐섬유증을 평가하는 신뢰할 수 있는 방법을 제공합니다.
- AI 보조 기술은 정량적 평가의 정확도를 향상시킵니다.
- 본 연구는 향후 치료적 개입을 위한 기초를 마련합니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
micro-CT를 이용한 정량적 단측 폐 부피 분석을 통해 전임상 모델에서 폐섬유증의 진행 및 치료 반응을 정밀하게 평가할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 초기 단계의 호흡기 약물 발견 과정에서 재현 가능하고 민감하며 중개 연구 관점에서 유의미한 종말점의 필요성을 충족합니다. 향상된 부피 및 부위별 정량화는 섬유증 포트폴리오 추진의 핵심 변곡점에서 확신 있는 의사결정을 지원합니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 표적 검증
- 생체 내(in vivo)에서 섬유화 경로 가설에 대한 엄격한 검증이 가능합니다.
- 병변 특이적 폐 부피 변화를 정량화하여 기능적 표적 검증을 지원합니다.
- 정밀한 지역적 손상 모델링을 통해 기전적 리스크 감소를 촉진합니다.
- 섬유화 프로그램의 후보 물질 선정에 대한 예측 신뢰도를 향상시킵니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 항섬유화 중재법을 평가하기 위한 표준화된 정량적 판독 값을 제공합니다.
- 코호트 전반에 걸쳐 환기된 폐 영역의 재현 가능한 평가를 가능하게 합니다.
- 종단적 연구를 위한 분석 확장성과 플랫폼 재사용을 지원합니다.
- 화합물 스크리닝 워크플로우를 위한 신뢰할 수 있는 부피 측정 종말점을 제공합니다.
중개 및 전임상 연구
- 전임상 종료점(endpoint)을 임상적으로 유의미한 영상법과 일치시킵니다.
- 발견 단계부터 치료 효능의 전임상 검증까지의 연속성을 확보합니다.
- 정량적인 질환 진행 지표를 바탕으로 위험 조정된 개발 진척 결정을 지원합니다.
- 영상 기반의 섬유화 평가를 통해 바이오마커 일치화를 촉진합니다.
파이프라인 및 워크플로우 통합
이 micro-CT 기반의 부피 분석은 폐섬유증의 발견부터 전임상 단계까지의 연속 과정에 통합되어, 초기 기전 연구와 중개 효능 평가를 연결합니다.
- 발견 생물학: 국소적 섬유화 손상을 정량화함으로써 가설 검증 및 생물학적 리스크 감소를 지원합니다.
- 스크리닝: 중재 평가 및 코호트 비교를 위한 재현 가능하고 정량적인 결과물을 제공합니다.
- 분석: 통계 분석 및 결정 임계값 설정을 위한 부피 및 공기포 형성 지표를 제공합니다.
- 중개 연구: 전임상 영상 엔드포인트를 임상 진단 표준과 일치시킵니다.
- 기업적 재사용: 섬유화 및 관련 폐 질환 모델을 위한 재사용 가능한 영상 및 분석 워크플로우를 구축합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 섬유화 모델에서 예측 신뢰도를 높이고 기전적 모호성을 줄입니다.
- 운영적 가치: 부피 분석을 표준화하고 연구 간 재현성을 향상시킵니다.
- 전략적 가치: 정보에 기반한 go/no-go 결정과 자본 효율적인 포트폴리오 진행을 가능하게 합니다.
- 포트폴리오 영향: 호흡기 자산의 위험 조정 우선순위 설정 및 진전을 지원합니다.
실행 시 고려 사항
- micro-CT 이미징 및 3D 이미지 분석 소프트웨어에 대한 전문 지식이 필요합니다.
- 고해상도 micro-CT 장비 및 계산 인프라에 대한 접근이 필요합니다.
- 이미징 프로토콜 및 분석 파라미터의 팀 간 표준화가 필수적입니다.
- 서로 다른 동물 모델이나 섬유화 원인에 따라 조정이 필요할 수 있습니다.
- 잠재적 제한 사항으로는 특히 중증 질환 상태에서의 이미징 처리량 및 세그멘테이션 정확도가 포함됩니다.
