3D modellering van de laterale ventrikels en histologische karakterisering van periventriculaire Tissue bij de mens en muis
19 mei 2015
Met behulp van MRI-scans (menselijk), 3D-beeldvormingssoftware en immunohistologische analyse documenteren we veranderingen in de laterale ventrikels van de hersenen. Longitudinaal 3D-mapping van veranderingen in het volume van de laterale ventrikels en de karakterisering van periventriculaire cellulaire veranderingen die optreden in de menselijke hersenen als gevolg van veroudering of ziekte worden vervolgens gemodelleerd bij muizen.
Het algemene doel van de volgende procedures is om een middel te bieden om onderzoek naar de oorzaak en het effect van ventriculaire magaly mogelijk te maken en om technieken te benadrukken die het mogelijk maken om de gezondheid van het ventriculaire systeem en zijn belangrijke barrière- en filtratiefuncties in de hersenen te bestuderen. Dit wordt bereikt door het verzamelen van hetzij coronale secties van de muizenhersenen of MRI-scans van de menselijke hersenen om 3D-reconstructies van de ventrikels te genereren en om ventrikelvolumes te berekenen als tweede stap postmortem weefsel dat en foss-preparaten van het apicale oppervlak van de ventrikels omvat, wordt gekleurd met celspecifieke antilichamen om de cellulaire integriteit van de ventrikelbekleding te onthullen. Vervolgens wordt een montage van de cellulaire organisatie aan het volledige ventrikeloppervlak voorbereid en gerenderd over het 3D-model van het ventrikel om regio's van gliose versus intacte aanhangselcellen te demonstreren.
De resultaten tonen regio's van ventrikelexpansie op basis van longitudinale 3D-modellering van de ventrikels en gebieden waar de aanhangselthematische cel laag van de ventrikelbekleding niet langer intact is, maar is vervangen door gliale littekens. Door de 3D-modelleringsgegevens te combineren met de immunohistochemische gegevens, kan een 3D-regiospecifieke kaart van de cellulaire samenstelling van de ventrikelbekleding worden gegenereerd. De implicaties van deze techniek strekken zich uit naar therapie of diagnose van hersenletsel, neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en normaal verouderen, die allemaal typisch een zekere mate van ventrikelexpansie vertonen en daardoor waarschijnlijk scoliose van het ventrikeloppervlak.
De procedures bij muizen worden gedemonstreerd door Richard Wolffer en een bachelorstudent uit ons laboratorium. Procedures die worden uitgevoerd met behulp van menselijke MRI-gegevens en postmortem menselijk weefsel zullen worden gedemonstreerd door yeun. Momenteel een medische student en Rebecca Chu, een afstudeerstudent in het laboratorium. Bereid de dia's voor om te worden afgebeeld door de sectie te fixeren, immunokleuring en montage van de muizenhersenen zoals beschreven in het geschreven deel van het protocol. Om de procedure te beginnen, om de laterale ventrikels van de muis te traceren, zet de rechtopstaande fluorescentiemicroscoop en computer aan, de microscoop moet zijn uitgerust met een geautomatiseerde stage en een digitale CCD-camera.
Start de mappingsoftware in fluorescentiemodus, open weergave-opties om de werkbalken en dockingpoolpanelen te laden die nodig zijn voor traceringen. Klik vervolgens op opties, weergave-opties accessoires en selecteer de hoofd- en markeringswerkbalken in hetzelfde menu. Selecteer onder dockingpoolpanelen camerahistogram, multikanaalsbesturing, camera-instellingen en beeldverwerving.
Identificeer het eerste stuk weefsel dat de laterale ventrikels bevat op basis van sterke S 100 beta-fluorescentie die de aanhangselcellen labelt. De laterale ventrikels bekleden. Orienteer de linker- en rechterhersenhelften door de kleine insnijding te identificeren die tijdens het doorsnijden is gemaakt.
Maak nu een nieuw gegevensbestand en wijs een referentiepunt aan voor stagesbeweging door in het beeldvenster boven de linkerlaterale ventrikel te klikken. Houd dit referentiepunt op een consistente locatie ten opzichte van de laterale ventrikels in alle traceringsbestanden. Om te helpen bij het importeren van contouren voor seriële reconstructie, selecteert u het juiste vooraf ingestelde contourtype uit het vervolgkeuzemenu voor contouren.
Gebruik een unieke kleur voor elk van de linker- en rechtertraceringen van de laterale ventrikels. Klik nu langs het hele apicale oppervlak van de aanhangsellijst om de contour van het ventrikel te traceren. Beweeg het traceringsvenster met behulp van de pijltoetsen.
Na het traceren van de contour klikt u met de rechtermuisknop en selecteert u sluit contour. Herhaal het traceren voor het rechterventrikel met een andere kleur. Selecteer vervolgens de juiste marker van de markerswerkbalk aan de linkerkant en klik om een markering op het traceringsscherm langs de middenlijn te plaatsen om te helpen bij het uitlijnen van seriële contouren voor 3D-reconstructie.
Herhaal deze procedure om een tweede markering te maken. Sla de weefseltraceringen op door bestand te selecteren Gegevensbestand opslaan als en maak een nieuwe map en bestandsnaam. Nummer de traceringen volgens de conventie dianummer streepje weefselnummer voor gemakkelijke identificatie van traceringen uit seriële secties. Herhaal vervolgens de zojuist getoonde procedure voor alle secties die een ventrikel bevatten.
Om de 3D-reconstructie van de laterale ventrikels uit te voeren. Open het 3D-reconstructieprogramma. Klik vervolgens op bestand Open en selecteer het contourbestand van de eerste seriële sectie.
Importeer alle contourtraceringen van de linker- en rechterventrikel, evenals eventueel toegevoegde markeringen. Lijn de contouren uit volgens de instructies in het geschreven deel van het protocol. Selecteer vervolgens alle contouren in het linkerpaneel en klik vervolgens op de knop 3D-visualisatie om de uiteindelijke 3D-reconstructie weer te geven.
Deze afbeelding toont een coronale muizenhersensectie inclusief laterale ventrikels omlijnd door S 100 beta immunoreactieve aanhangselcellen. Het sterretje geeft de laterale ventrikels aan. De haakjes omlijnen de hechting en de schaalbalk vertegenwoordigt 500 micron.
De muizen laterale ventrikels worden getraceerd als contouren en gerangschikt als subsegmentsecties. Regio's van intraventriculaire worden geëlimineerd om interferentie met volumetrische analyse te voorkomen. Deze afbeelding toont de uiteindelijke 3D-reconstructie van laterale ventrikelcontouren.
De gele kleur vertegenwoordigt de contour van het hele hersenvolume dat de regio van belang beslaat die de laterale ventrikels bevat. U zou een goed begrip moeten hebben van hoe u 3D-ventrikelreconstructies van Corona-gesneden hersenweefsel kunt maken. Protocollen worden vermeld om 3D-beeldreconstructie en volumetrische kwantificering van laterale ventrikels te maken en om volumetrische veranderingen in de tijd te beoordelen met behulp van longitudinale overlay-analyse, het is belangrijk op te merken dat consistentie in MR.R gegevensverzameling en post-acquisitieverwerking zijn uiterst belangrijke criteria voor opname van datasets Om ventriculaire segmentatie uit te
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie onderzoekt veranderingen in de laterale ventrikels van de hersenen met behulp van MRI-scans en 3D-beeldvormingssoftware. De focus ligt op de effecten van veroudering en ziekte op het ventriculaire volume en de cellulaire integriteit.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Neuroimaging
- Cellulaire biologie
Achtergrond
- Het ventriculaire systeem speelt een cruciale rol in de gezondheid van de hersenen.
- Ventriculaire vergroting is geassocieerd met diverse neurologische aandoeningen.
- Inzicht in cellulaire veranderingen in de ventriculaire beklediging kan therapeutische benaderingen informeren.
- Longitudinale studies kunnen de progressie van ventriculaire veranderingen in de loop van de tijd onthullen.
Doel van de studie
- Om de oorzaken en effecten van ventriculaire vergroting te onderzoeken.
- Om technieken voor het bestuderen van de ventriculaire gezondheid te belichten.
- Om veranderingen in het menselijk brein in muizen te modelleren voor een beter begrip.
Gebruikte methoden
- Verzameling van coronale coupes van muizenhersenen en MRI-scans van mensen.
- 3D-reconstructies van de ventrikels om volumeveranderingen te berekenen.
- Immunohistochemische analyse om de cellulaire integriteit te beoordelen.
- Longitudinale 3D-modellering om veranderingen over tijd te visualiseren.
Belangrijkste resultaten
- Identificatie van regio's van ventriculaire expansie.
- Kartering van gliose en intacte cellen in de ventriculaire wand.
- Creatie van een 3D-kaart van de cellulaire samenstelling in het ventrikel.
- Inzichten in de implicaties voor neurodegeneratieve ziekten en veroudering.
Conclusies
- De studie biedt een kader voor het begrijpen van de gezondheid van de ventrikels.
- Het benadrukt het belang van cellulaire integriteit in de ventrikelbekleding.
- De bevindingen kunnen toekomstige therapieën voor hersenletsels en -ziekten informeren.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
Inzicht in de integriteit van het ventriculaire systeem is essentieel voor het modelleren van de progressie van neurodegeneratieve ziekten en het evalueren van de therapeutische impact op de CSF-dynamiek. Deze benadering maakt een kwantitatieve beoordeling mogelijk van structurele biomarkers die gekoppeld zijn aan veroudering en pathologie, wat bijdraagt aan targetvalidatie bij de ontdekking van geneesmiddelen voor het CZS. Door 3D-beeldvorming te integreren met histologische mapping kunnen onderzoekers mechanistische hypothesen over ventriculaire dysfunctie in ziektemodellen staven en risico's verminderen.
Strategische toepassingen in biopharma R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek naar ventriculaire vergroting mogelijk als fenotypische uitkomst voor de interactie met neuro-inflammatoire of neurodegeneratieve targets.
- Operationele waarde: Biedt een gestandaardiseerde workflow om veranderingen in ventriculair volume te correleren met het verlies van cellulaire integriteit in de ependymale laag.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantitatieve volumetrische en immunohistochemische resultaten die geschikt zijn voor assay-standaardisatie in preklinische modellen.
- Operationele waarde: Ondersteunt de ontwikkeling van reproduceerbare beeldvormings- en kleuringsprotocollen voor longitudinale ventriculaire fenotypering over verschillende soorten.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Faciliteert cross-species translatie door menselijke ventriculaire veranderingen in kaart te brengen op muismodellen via longitudinale 3D-overlay en regionale cellulaire fenotypering.
- Operationele waarde: Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over voortgang mogelijk door ventriculaire morfologie te koppelen aan periventriculaire gliose en oedeem als translationele biomarkers.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode wordt geïntegreerd in discovery-biologie via structurele fenotypering, ondersteunt screening door middel van gestandaardiseerde ventriculaire kwantificering en informeert translationeel onderzoek door beeldvormings-eindpunten af te stemmen op histopathologische validatie.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing van mechanismen van ventriculaire dysfunctie in ziektemodellen via volumetrische en cellulaire mapping.
- Screening: Levert reproduceerbare metingen van het ventriculaire volume en readouts van de ependymale integriteit voor de beoordeling van het effect van verbindingen.
- Analytiek: Biedt longitudinale 3D-overlays en regionale kwantificering van gliose/intacte cellen om comparatieve conditionele analyse mogelijk te maken.
- Translationeel onderzoek: Verbindt MRI-gebaseerde ventriculaire veranderingen met immunohistochemische validatie van de gezondheid van periventriculair weefsel in menselijk en muisweefsel.
- Hergebruik binnen de organisatie: Vestigt een herbruikbaar platform voor de beoordeling van de gezondheid van het ventriculaire systeem over verschillende programma's voor neurodegeneratieve ziekten heen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellende betrouwbaarheid bij targetvalidatie door structurele en cellulaire fenotypering van de ventriculaire bekleding.
- Operationele waarde: Standaardisatie van workflows voor ventriculaire segmentatie, volumeberekening en immunohistochemische mapping.
- Strategische waarde: Verbeterde go/no-go-beslissingen door ambiguïteit in CNS-targetengagement te verminderen via ventriculaire biomarker-uitlijning.
- Portfolio-impact: Risico-gecorrigeerde prioritering op basis van ventriculaire expansie en periventriculaire weefselintegriteit als translationele risico-indicatoren.
Overwegingen voor de Implementatie
- Expertise in neuroimaging, 3D-reconstructiesoftware (ITK-SNAP) en immunohistochemische kleuring.
- Toegang tot MRI-scanners, fluorescentiemicroscopen met geautomatiseerde tafels en confocale microscopiesystemen.
- Standaardisatie van protocollen voor weefselfixatie, doorsneden en kleuring voor zowel menselijke als muizenmonsters.
- Aanpassing van parameters voor ventriculaire tracering en segmentatie voor variërende atlasresoluties en weefselkwaliteit.
- Beperking: Handmatige traceringsstappen kunnen variabiliteit introduceren, wat strikte inter-operator validatie vereist voor longitudinale studies.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Chapters in this video
0:05
Title
2:10
Analysis of Periventricular Cellular Integrity and 3D Modeling of the Mouse Lateral Ventricle
6:24
Modeling the Human Lateral Ventricle Using MRI Data
9:06
Longitudinal Representation of Lateral Ventricles from MRI Data
10:40
Human Periventricular Tissue Preparation and Analysis
12:59
Results: 3D Modeling of the Lateral Ventricles and Histological Characterization of Periventricular Tissue in Humans
14:41
Conclusion
