Een multimodale Imaging aanpak op basis van Micro-CT en fluorescentie moleculaire tomografie voor longitudinale beoordeling van bleomycine-geïnduceerde Lung Fibrosis in muizen
13 april 2018
Beschrijven we een niet-invasieve multimodale aanpak op basis van Micro-CT en fluorescentie moleculaire tomografie voor longitudinale beoordelingvan de muismodel van lung fibrosis geïnduceerd door dubbele intratracheale instillatietest van bleomycine imaging.
Het algemene doel van dit onderzoek naar een IPF-achtig muismodel is om longfibrose longitudinaal te bewaken met niet-invasieve beeldvormingstechnieken zoals FMT en micro-CT. Deze methode kan de volgorde van specifieke moleculaire gebeurtenissen in longfibrose verbeteren. Het belangrijkste voordeel van deze technieken is dat anatomische veranderingen van specifieke moleculaire gebeurtenissen niet-invasief kunnen worden gemonitord.
De toepassingen van deze technologieën strekken zich uit tot de therapie van IPF-pathologie omdat de fusie van FMT en micro-CT de mogelijkheid biedt om ziekteprogressie en nieuwe therapie-evaluatie te bestuderen. Begin met het plaatsen van een geanesthetiseerde muis op het intubatieplatform en hang deze op aan zijn snijtanden die op de draad zijn geplaatst. Schakel de laryngoscope in en neem vervolgens een paar stompe pincetten en open voorzichtig de mond.
Plaats de laryngoscoopblad naar de achterkant van de mond tot de opening van de luchtpijp zichtbaar is. Gebruik de andere hand om de afgifteslang aan het uiteinde van de PE-buis in de luchtpijp te steken. Draai de driewegklep om 50 microliter bleomycine af te geven.
Verwijder na installatie snel de buis uit de luchtpijp om verstikking te voorkomen. Houd de muizen een paar seconden rechtop. Voor sonde-injectie pakt u de muis bij de staart en laat u hem de kooideksel grijpen.
Grijp vervolgens over de schouders en houd de muis bij de nek vast. Dompel de staart onder in een beker met warm water om de aderen te laten zwellen voor betere visualisatie en naaldinjectie. Zoek de twee caudale aderen aan weerszijden van de staart, niet de slagader aan de onderkant van de staart.
Steek de 26 gauge naald van de met MMP geladen 1 milliliter spuit in de ader en injecteer de MMP-sonde-oplossing met 10 milliliter per kilogram lichaamsgewicht. Om te beginnen initialiseert u de datumverwervingssoftware en opent u een nieuwe studie in de database voor het experiment. Voordat u met de beeldvorming begint, brengt u de geschoren en geanesthetiseerde muis naar het midden van de beeldvormingskas.
Houd de muis plat, veilig en zachtjes tegen beide vensters van de beeldvormingskas gedrukt. Klik vervolgens in het scanvenster van de software op "Onderwerp" en vervolgens op voorbeeld om de live-afbeelding te zien. Teken het scangebied voldoende groot zodat de weefsels rond het verwachte gebied van fluorescentie worden vastgelegd.
Zodra de ROY is getekend, klikt u op "Toevoegen aan reconstructiewachtrij" en vervolgens op "Scannen" om de muis te beeldvormen. Wanneer de beeldacquisitie is voltooid, verwijdert u de muis uit de beeldvormingskas en plaatst u hem terug in de thuiskooi. Kwantificeer de picomolen fluorescentie met behulp van de ROY-tool en verminder de ROY rond 700 tot 800 kubieke millimeter op het signaal afkomstig van het longgebied.
Herhaal de beeldvorming elke zeven dagen of zoals vereist. Om met micro-CT te beeldvormen, schakel eerst de micro-CT in door op de groene aan/uit-knop te drukken en start de software om de röntgenbron op te warmen. Maak de database aan door op "Nieuwe database" te klikken en bouw de browser op basis van het aantal muizen in het experiment.
Selecteer voordat u met de scan begint de acquisitieparameters in het softwarebesturingsvenster als volgt. Stel de röntgenbuisspanning in op 90 kilovolt, de CT-röntgenbuisstroom op 160 micro angstroms, de werkelijke röntgenbuisstroom op 80 micro angstroms en het beeldveld op 36 millimeter. Selecteer geen Gating Technique" en High Resolution" en vier minuten voor scantechniek.
Nadat de muis is geanesthetiseerd door inademing van 3% isofluraangezet, plaatst u deze op het dierenbed dat in de kleine boring is geplaatst met een neuskoker die een constante toevoer van anesthesie biedt. Immobiliseer de poten met tape op het bed om de borstkas bloot te leggen. Sluit vervolgens de instrumentdeur en schakel live-modus in om de muispositie in realtime te zien door op de knop voor opname te drukken.
Verplaats het dierenbed om de borstkas te aligneren met het beeldveld met behulp van de knoppen op het CT-instrument. Zodra de muis gecentreerd is, draait u de draaibare om de optimale bedpositie te bevestigen door 90 graden te selecteren en op "Instellen" te klikken. Klik vervolgens op de CT-scanknop. Klik op "Ja" bij het bericht dat informeert dat de röntgenbron wordt ingeschakeld.
Na de beeldvorming plaatst u de dieren terug in de kooi en bewaakt u tot ze volledig zijn hersteld van de anesthesie. Herhaal de beeldvorming elke zeven dagen of zoals vereist. Kleuring met Masson's trichrome onthult de morfologie in het longweefsel.
Foto's van de met bleomycine behandelde groep vertoonden een uitgesproken fibrosepatroon dat vanaf dag zeven begon, voornamelijk als enkele fibrotische massa's en vorderde op dag 14 tot samenvloeiende conglomeraten van substitueerd collageen en bleef onveranderd tot dag 21. Herhaalde micro-CT-beeldvorming maakte kwantificering en segmentatie van de luchtwegen in fibrose longlobben mogelijk. De luchtwegen werden verdeeld in een centrale en distale deel.
De distale delen van de luchtwegen zijn het intrapulmonaire kanaal en splitsen zich op in de longlobben als de rechter craniale lob, rechter middelste lob, rechter caudale lob, rechter accessoire lob en linker long. Kwantificering van de luchtwegstraal toonde een verhoogde straal bij de met bleomycine behandelde muizen in vergelijking met saline-controles. Elk punt vertegenwoordigt de gemiddelde standaardfout van het gemiddelde van vijf dieren voor een totaal van 30 muizen.
Kwantificering van de totale longfibrose van voertuig- of bleomycine-behandelde muizen op verschillende tijdstippen toont aan dat deze micro-CT-parameters overeenkomen met histologische bevindingen. Eenmaal beheerst kan deze techniek routinematig worden uitgevoerd voor geneesmiddelscreening. Na de ontwikkeling heeft deze techniek de weg geëffend voor onderzoekers op het gebied van longfibrose-ziekte om de effectiviteit van de herhaalde behandeling in IPF-achtige diermodellen
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een non-invasieve multimodale beeldvormingsbenadering met behulp van Micro-CT en fluorescentie moleculaire tomografie (FMT) voor de longitudinale beoordeling van longfibrose in een muismodel. De methode maakt het mogelijk om anatomische veranderingen en specifieke moleculaire gebeurtenissen geassocieerd met longfibrose in de loop van de tijd te monitoren.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Biologie
- Medische Beeldvorming
Achtergrond
- Longfibrose is een progressieve ziekte die kan worden gemodelleerd bij muizen.
- Huidige beeldvormingstechnieken vereisen vaak invasieve procedures.
- Non-invasieve beeldvorming kan de begrip van ziekteprogressie verbeteren.
- Het combineren van FMT met Micro-CT biedt een uitgebreid beeld van longveranderingen.
Doel van studie
- Om longfibrose longitudinaal te monitoren in een IPF-achtig muismodel.
- Om de effectiviteit van non-invasieve beeldvormingstechnieken te beoordelen.
- Om de progressie van longfibrose te bestuderen en nieuwe therapieën te evalueren.
Gebruikte methoden
- Micro-CT beeldvorming voor anatomische beoordeling.
- Fluorescentie moleculaire tomografie voor het volgen van moleculaire gebeurtenissen.
- Dubbele intratracheale instillatie van bleomycine om fibrose te induceren.
- Monitoring van geanesthetiseerde muizen tijdens beeldvormingsprocedures.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle non-invasieve monitoring van de progressie van longfibrose.
- Identificatie van specifieke moleculaire gebeurtenissen geassocieerd met fibrose.
- Aangetoonde voordelen van gecombineerde beeldvormingstechnieken.
- Mogelijke toepassingen bij het evalueren van therapieën voor IPF.
Conclusies
- De multimodale beeldvormingsbenadering is effectief voor het bestuderen van longfibrose.
- Non-invasieve technieken kunnen inzichten geven in ziektemechanismen.
- Deze methode kan de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën vergemakkelijken.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Non-invasive longitudinal imaging of lung fibrosis addresses a critical gap in preclinical IPF research by enabling repeated assessments without terminal procedures. This multimodal approach supports mechanistic de-risking by correlating molecular events with anatomical changes, improving predictive confidence in target validation. The method enhances translational continuity from discovery through preclinical evaluation, reducing late-stage biological risk in antifibrotic programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by tracking molecular events and anatomical progression in IPF-like models.
- Operational Value: Provides quantitative, reproducible readouts for pathway clarification and functional target validation.
- Strategic Value: Supports predictive confidence and portfolio triage through longitudinal disease severity monitoring.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by establishing baseline fibrosis progression.
- Operational Value: Delivers standardized, quantitative imaging outputs suitable for assay reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Enhances screening readiness by enabling reliable compound evaluation in longitudinal studies.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with disease relevance by modeling IPF pathogenesis through bleomycin-induced fibrosis.
- Operational Value: Ensures continuity from discovery through preclinical validation via repeated non-invasive imaging.
- Strategic Value: Informs risk-adjusted advancement decisions by providing longitudinal fibrosis quantification.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from Early Discovery to Lead Identification and Preclinical work by enabling hypothesis testing, pathway clarification, and quantitative disease monitoring.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by linking molecular events to anatomical changes in lung fibrosis.
- Screening: Provides assay readiness through reproducible, quantitative imaging of fibrosis progression over time.
- Analytics: Generates measurable outputs such as airway radius and fluorescence quantification to compare experimental conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by enabling longitudinal monitoring that mirrors clinical disease progression.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable imaging platform for antifibrotic therapy evaluation across multiple study cycles.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence, target validation, reduction of mechanistic ambiguity in fibrosis mechanisms.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability of non-invasive imaging across timepoints.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions, capital efficiency, and reduced late-stage biological risk in IPF programs.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on longitudinal fibrosis data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal imaging, anesthesia, and intravenous probe delivery.
- Depends on Micro-CT and FMT instrumentation with associated software for image acquisition and quantification.
- Necessitates cross-team standardization for consistent imaging protocols and data analysis.
- Involves adaptation considerations for different model systems and probe chemistries.
- Limited by the need for specialized equipment and operator training, as noted in the procedural workflow.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:56
Intratracheal Administration of Bleomycin
1:46
Probe Injection for Fluorescence Molecular Tomography
2:25
Fluorescence Molecular Tomography Imaging
3:45
In Vivo Imaging by Micro-CT
5:45
Results: Time-course and Quantification of Bleomycin-induced Lung Fibrosis
7:09
Conclusion
