Juiste positionering en terughoudendheid van een Rat Hind-Limb voor gerichte hoge resolutie beeldvorming van bot met behulp van de Micro-architectuur In Vivo Micro-berekend tomografie
22 november 2017
Dit document leest de gebruikers van in vivo de scanners van de micro-berekend tomografie (µCT) hoe anesthetize, correct positie en de hind-limb van een rat voor minimale bewegingen beperken tijdens hoge resolutie beeldvorming van het scheenbeen. Het resultaat is een hoge kwaliteitsbeelden dat kunnen worden verwerkt om te bot-microarchitectuur nauwkeurig te kwantificeren.
Het algemene doel van deze procedure is om een ratten achterpoot correct te positioneren en te fixeren voor het verkrijgen van scherp gefocuste hoge resolutiebeelden van de botmicroarchitectuur van de proximale tibia en distale femur met behulp van In Vivo micro-computed tomography. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over het verkrijgen van In Vivo beelden door micro CT en biedt richtlijnen voor de juiste positionering en fixatie van de achterpoot. Het belangrijkste voordeel van deze procedure is dat hoog consistente beelden kunnen worden verkregen en vervolgens worden gebruikt voor de kwantificering van veranderingen in de botmicroarchitectuur die plaatsvinden tijdens longitudinale studies.
Plaats de rat in rugligging op een carbon fiber scannerbed. Na het bevestigen van het juiste niveau van sedatie door gebrek aan reactie op teenprik, breng oculair smeersel aan op de ogen van het dier. Fixeer de poot in een buigzaam schuimbuis met de tenen die uit één uiteinde steken, en breng tandpasta aan om de poot stevig in het schuim te houden, waarbij erop moet worden gelet dat het schuim niet over het gebied van belang uitsteekt.
Versluit de buis stevig met tape en steek het schuim in de buis. Bevestig een goede pasvorm tussen het schuim en de buis en schuif de buis in het röntgenscannerbed. Strek de achterpoot uit tot het been strak is.
Bevestig het ontbreken van overextensie door de kniegewrichtspositie te palperen en trek de tegenoverliggende achterpoot en de staart naar het torso. Het strekken van de achterpoot weg van het torso tot het been strak is, zorgt ervoor dat de röntgenstralen door alle delen van het been in een zo mogelijk gelijkaardig patroon zullen gaan. Vervolgens, gebruik een aangebrachte zijde van verschillende stukken plakband en gebruik het aangepaste plakband om de niet-uitgestoken achterpoot en staart vast te zetten, zodat ze buiten het scanveld van de beeldvorming blijven.
Vervolgens, bevestig de heupen, schouders, kop en neuskoker aan het scannerbed. Wikkel het dier in vetfolie om warmteverlies te beperken en maak een beeld van het dier door middel van micro computed tomography met behulp van de geschikte experimentele parameters volgens standaardprotocollen. Wanneer alle beelden zijn verkregen, laat het dier herstellen in een individuele gedeeltelijk verwarmde kooi met bewaking tot volledige rugligging.
Correcte positionering van de ratten achterpoot omvat dat het been volledig gestrekt is en dat de volledige voet en enkel in schuim zijn vastgezet, resulterend in een verkregen beeld van voldoende kwaliteit voor analyse van de trabeculaire en corticale micro architectuur. Onvoldoende plaatsing en fixatie van de achterpoot kan resulteren in beelden met bewegingsartefacten, terwijl een staart die niet volledig uit het scanveld van de beeldvorming is verwijderd, interfereert met de röntgenstralingsdemping door de scanmonsters en verandert de botmerg en weefsel mineraal dichtheidsmetingen. Eenmaal onder de knie, kan deze procedure goed worden uitgevoerd in 5-10 minuten.
Tijdens het uitvoeren van deze procedure, is het belangrijk om altijd op de ademhalingssnelheid, sedatieniveau en hoeveelheid stralingsbelasting van de rat te letten. Deze procedure kan worden aangepast en gebruikt om andere skeletachtige locaties te beoordelen, zoals de distale femur en lendenwervels. Bovendien kan deze procedure worden aangepast en gebruikt voor andere knaagdiersoorten zoals muizen.
Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u de achterpoot van de rat correct moet positioneren en fixeren, voor het focussen en consistente hoge resolutiebeeldvorming van de botmicroarchitectuur van de proximale tibia.
Overzicht
Dit artikel biedt een gedetailleerd protocol voor het anesthetiseren, positioneren en fixeren van de achterpoot van een rat voor resolutie-imaging van de botmicroarchitectuur met behulp van in vivo micro-computertomografie (µCT). Een correcte uitvoering van deze methode garandeert beelden van hoge kwaliteit die geschikt zijn voor het kwantificeren van veranderingen in de botstructuur.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschap
- Beeldvorming van botten
- Micro-computertomografie
Achtergrond
- In vivo beeldvormingstechnieken zijn cruciaal voor het bestuderen van de botmicroarchitectuur.
- Nauwkeurige positionering en fixatie van het subject zijn essentieel voor beeldvorming van hoge kwaliteit.
- Deze methode kan worden aangepast voor verschillende skeletlocaties en knaagdiersoorten.
- Bewegingsartefacten kunnen de beeldkwaliteit en de nauwkeurigheid van de gegevens aanzienlijk beïnvloeden.
Doel van het onderzoek
- Om een gestandaardiseerd protocol te bieden voor het in beeld brengen van de microarchitectuur van rattenbotten.
- Om beweging tijdens de beeldvorming te minimaliseren voor een betere datakwaliteit.
- Om longitudinale studies naar botveranderingen te faciliteren.
Gebruikte methoden
- De rat in rugligging op een scantafel positioneren.
- Oogsmeermiddel en schuimbuizen gebruiken voor de fixatie van de poten.
- De achterpoten en de staart vastzetten om interferentie tijdens de beeldvorming te voorkomen.
- De conditie van het dier gedurende de gehele procedure bewaken.
Belangrijkste resultaten
- Er werden beelden van hoge kwaliteit van de proximale tibia en het distale femur verkregen.
- Door een juiste positionering van het ledemaat werden consistente beeldvormingsresultaten behaald.
- De vermindering van bewegingsartefacten leidde tot een verbeterde kwantificering van de botmicroarchitectuur.
- De procedure kan efficiënt in 5-10 minuten worden voltooid.
Conclusies
- Een juiste positionering van de ledematen is cruciaal voor succesvolle beeldvormingsresultaten.
- Dit protocol kan worden aangepast voor diverse skeletlocaties en knaagdiersoorten.
- Aandacht voor het dierenwelzijn tijdens de procedure is essentieel.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
In preklinisch botonderzoek is consistente in vivo beeldvorming cruciaal voor de longitudinale beoordeling van therapeutische interventies op de skeletintegriteit. Een juiste positionering en fixatie van de achterpoot van de rat waarborgt een reproduceerbare micro-CT-beeldkwaliteit, waardoor variabiliteit in trabeculaire en corticale botmetingen over verschillende tijdstippen wordt verminderd. Deze methodologische nauwkeurigheid ondersteunt een betrouwbare kwantificering van veranderingen in de botmicroarchitectuur, wat een directe impact heeft op go/no-go-beslissingen bij de evaluatie van osteoanabole of antiresorptieve kandidaten in een vroeg stadium.
Strategische Toepassingen in Biopharma R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek naar skeletfenotypes mogelijk door consistente baseline- en longitudinale gegevens van de botmicroarchitectuur te leveren voor studies naar targetvalidatie.
- Operationele waarde: Vermindert de inter-subject variabiliteit door herhaalde beeldvorming van hetzelfde dier, waardoor de vereiste cohortgroottes voor statistische power in preklinische effectiviteitsstudies afnemen.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantitatieve outputs met een hoge resolutie (bijv. trabeculaire dikte, botvolumefractie) die geschikt zijn voor assay-standaardisatie in screeningcascades gericht op botweefsel.
- Operationele waarde: Vestigt een reproduceerbare workflow voor monsterpreparatie die bewegingsartefacten minimaliseert, waardoor de robuustheid en doorvoer van assays bij beeldvormingsgebaseerde fenotypische screens worden verbeterd.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt ziektespecifieke systeemmodellering door nauwkeurige tracking van structurele botveranderingen in reactie op farmacologische of genetische manipulaties over een bepaalde periode mogelijk te maken.
- Operationele waarde: Faciliteert translationele continuïteit door het leveren van op imaging gebaseerde biomarkers die bevindingen uit het discovery-onderzoek verbinden met preklinische beoordelingen van veiligheid en werkzaamheid.
Integratie van Pijplijn & Workflow
Dit protocol voor de positionering van de achterpoot is geïntegreerd in de discovery-workflow door betrouwbare imaging-resultaten te waarborgen die ten grondslag liggen aan targetvalidatie, lead-optimalisatie en beslissingen over preklinische voortgang bij de ontwikkeling van therapieën gericht op het bot.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing door consistente visualisatie van veranderingen in de botmicroarchitectuur na targetmodulatie mogelijk te maken.
- Screening: Levert assay-ready, kwantitatieve imaging-outputs die vergelijking van compound-effecten op skeletparameters mogelijk maken.
- Analytica: Biedt gestandaardiseerde, reproduceerbare metingen (bijv. botmineraaldichtheid, trabeculair aantal) die essentieel zijn voor statistische analyse en vergelijkbaarheid tussen studies.
- Translationeel onderzoek: Maakt longitudinale monitoring van skeletresponsen mogelijk, wat risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling ondersteunt op basis van mechanistische en fenotypische gegevens.
- Hergebruik binnen de organisatie: Vertegenwoordigt een gestandaardiseerde, aanpasbare methode voor imaging-preparatie die toepasbaar is op diverse knaagdiersoorten en skeletlocaties, wat hergebruik van het platform in botonderzoeksprogramma's bevordert.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen bij de beoordeling van het skeletfenotype door technische variabiliteit en bewegingsartefacten in longitudinale beeldvormingsstudies te minimaliseren.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid en schaalbaarheid via een snelle (5-10 minuten), goed gedefinieerde fixatieprocedure die het aantal proefdieren en de herhalingspercentages van beeldvorming vermindert.
- Strategische waarde: Verbetert de go/no-go-besluitvorming door betrouwbare gegevens over de botmicroarchitectuur te leveren, wat de risico's vermindert bij de verdere ontwikkeling van kandidaten die de bothomeostase beïnvloeden.
- Portfolio-impact: Maakt risicogebaseerde prioritering van botmodulerende verbindingen mogelijk via consistente, kwantificeerbare beeldvormingsendpunten die een objectieve rangschikking van de werkzaamheid ondersteunen.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in anesthesie en monitoring van knaagdieren om adequate sedatie te waarborgen zonder fysiologische parameters in gevaar te brengen.
- Afhankelijk van toegang tot in vivo micro-CT-systemen en compatibele scannerbedden van koolstofvezel voor optimale beeldacquisitie.
- Vereist standaardisatie tussen teams voor de bereiding van schuimbuizen, het aanbrengen van tandwas en technieken voor ledemaatextensie om consistentie tussen verschillende operators te garanderen.
- Er moet rekening worden gehouden met interindividuele variabiliteit in het isofluraanmetabolisme bij het aanpassen van de sedatieniveaus tussen verschillende stammen en lichaamsgroottes.
- Beperkt tot externe skeletlocaties die toegankelijk zijn via extensie van de achterpoten; niet geschikt voor axiale of craniale beeldvorming zonder aanpassing van het protocol.
