Light-sheet beeldvorming om de hartstructuur in knaagdierharten te onthullen
29 maart 2024
Het protocol maakt gebruik van geavanceerde light-sheet microscopie samen met aangepaste methoden voor het opruimen van weefsel om ingewikkelde hartstructuren in knaagdierharten te onderzoeken, met een groot potentieel voor het begrijpen van cardiale morfogenese en remodellering.
Ons onderzoek is gericht op het aanpassen van een light-sheet beeldvormingssysteem om de myocardiale structuren van het intacte knaagdierhart op cellulair niveau te onderzoeken. We hebben een workflow ontwikkeld om het intacte myocardium te onderzoeken met isotrope resolutie op micronniveau van neonatale tot volwassen knaagdierharten. Onze studie vult een leemte in het onderzoeken van de ingewikkelde myocardiale microstructuren, zoals trabeculatie, in de intacte ventrikels, met een hoge ruimtelijke resolutie.
Deze beeldvormingsstrategie biedt een startpunt om de microstructuur te beoordelen zonder fysiek te snijden, wat leidt tot een beter begrip van de ontwikkeling en remodellering van het hart. We zullen ons concentreren op het onderzoeken van de structurele veranderingen van het myocardium als reactie op hartletsel en remodellering.
Overzicht
Deze studie past een light-sheet imaging-systeem aan om myocardiale structuren in intacte knagerharten op cellulair niveau te onderzoeken. De ontwikkelde workflow maakt exploratie van het myocard met isotrope resolutie mogelijk, waardoor het inzicht in de hartontwikkeling en remodeling wordt vergroot.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Cardiale beeldvorming
- Light-sheet microscopie
- Cardiale morfogenese
Achtergrond
- Het onderzoeken van myocardiale microstructuren is essentieel voor het begrijpen van de gezondheid van het hart.
- Traditionele methoden maken gebruik van fysiek snijden, wat microstructurele details kan maskeren.
- Light-sheet microscopie biedt een niet-invasief alternatief voor beeldvorming met een hoge resolutie.
- Deze studie richt zich op zowel neonatale als volwassen knagerharten.
Doel van de studie
- Om structurele veranderingen in het myocard te onderzoeken als gevolg van cardiaal letsel en remodellering.
- Om inzicht te verschaffen in de cardiale morfogenese.
- Om myocardiale microstructuren te beoordelen zonder fysiek te snijden.
Gebruikte methoden
- Aangepast light-sheet imagingsysteem.
- Agarose-inbedding van muizenharten.
- Behandeling met een 20% methanoloplossing voor weefselklaring.
- Beeldbewerking met hoge ruimtelijke resolutie van neonatale tot volwassen stadia.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle beeldvorming van complexe myocardiale structuren.
- Verbeterd begrip van trabeculatie in intacte ventrikels.
- Inzichten in de respons van het myocard op letsel.
- Aantoonbare isotrope resolutie op micronniveau.
Conclusies
- De beeldvormingsstrategie maakt een gedetailleerde beoordeling van cardiale microstructuren mogelijk.
- Het biedt een basis voor toekomstige studies naar cardiale remodellering.
- Deze benadering kan leiden tot vorderingen in het onderzoek naar cardiale gezondheid.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie
Hoge-resolutie light-sheet imaging van intacte knagerharten maakt een ongekende visualisatie van de cardiale microarchitectuur mogelijk, wat bijdraagt aan mechanisch de-risking bij de vroege ontdekking van cardiovasculaire targets. Dit platform biedt kwantitatieve, volumetrische gegevens die cruciaal zijn voor het valideren van structurele hypothesen en het informeren van translationele modellen van cardiale remodellering. De integratie van geavanceerde tissue clearing- en imaging-workflows verhoogt het voorspellende vertrouwen bij belangrijke inflection points in cardiovasculaire R&D-portfolio's.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt het mogelijk om hypothesen over de hartstructuur te onderzoeken in intact weefsel zonder artefacten door doorsnijden.
- Ondersteunt functionele validatie van targets door microstructurele remodellering als reactie op letsel aan het licht te brengen.
- Faciliteert mechanische risicoreductie door isotrope resolutie op cellulair niveau over het gehele hart te bieden.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Bereidt gevalideerde, geklaarde hartmonsters voor voor reproduceerbare assays op basis van beeldvorming.
- Standaardiseert de resultaten van de beeldvorming via geautomatiseerd tile-stitching en multiview-deconvolutie.
- Levert kwantitatieve datasets met een hoog contrast die geschikt zijn voor downstream beeldanalyse en screening.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt structurele beeldvormingsresultaten uit met ziekterelateerde modellen van cardiale beschadiging en remodellering.
- Maakt continuïteit mogelijk van structurele bevindingen in de ontdekkingsfase tot preklinische validatie van therapeutische hypothesen.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde voortgang door remodelleringsfenotypes te kwantificeren in translationeel relevante systemen.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze imaging-workflow slaat een brug tussen vroege ontdekking en preklinisch onderzoek door hoogwaardige, kwantitatieve structurele data te leveren van intacte knagerharten.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing en pathway-verduidelijking door microstructurele veranderingen in situ te visualiseren.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve imaging-outputs voor vergelijkende analyse tussen experimentele condities.
- Analytics: Maakt volumetrische metingen en statistische vergelijkingen van de cardiale architectuur mogelijk.
- Translationeel Onderzoek: Faciliteert de afstemming van imaging-fenotypes met preklinische modellen van hartaandoeningen.
- Enterprise Reuse: Creëert een schaalbaar, herbruikbaar imaging-platform voor diverse cardiovasculaire onderzoeksprogramma's.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert ambiguïteit bij de validatie van cardiale targets.
- Operationele waarde: Standaardiseert imaging- en analyseworkflows voor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid.
- Strategische waarde: Onderbouwt go/no-go-beslissingen door het leveren van robuuste, kwantitatieve structurele eindpunten.
- Impact op portfolio: Maakt risicogecorrigeerde prioritering van cardiovasculaire activa mogelijk op basis van mechanistisch inzicht.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in weefselverheldering (tissue clearing), geavanceerde microscopie en beeldanalyse.
- Vereist toegang tot aangepaste light-sheet-systemen en een computationele infrastructuur voor gegevensverwerking.
- Maakt standaardisatie van beeldvormingsprotocollen en gegevensformaten tussen teams noodzakelijk.
- Aanpassingen kunnen nodig zijn voor verschillende knaagdiermodellen of stadia van hartziekten.
- De verwerkingstijd en de computationele belasting voor multiview-deconvolutie moeten worden meegewogen in de planningsworkflow.
