Analyse van craniomaxillofaciale misvormingen bij muizen met behulp van driedimensionale microcomputertomografie
January 17th, 2025
Hier beschrijven we in detail een methode, die is gebaseerd op microcomputertomografie, om 3D-modellen van craniomaxillofaciale botten bij muizen te segmenteren en te meten, voor een betere beoordeling van de craniomaxillofaciale botontwikkeling bij muizen dan wat mogelijk is met de huidige methoden.
Om te beginnen importeert u een Micro-CT-afbeelding van de muisschedel in de software. Klik met de rechtermuisknop op de pagina Maskers en selecteer Nieuw masker. Er verschijnt een nieuwe laag met de naam groen.
Selecteer op de pagina Drempelwaarde die verschijnt het gewenste drempelbereik. Klik op de nieuw gemaakte laag groen op de pagina Maskers en selecteer 3D berekenen in het vervolgkeuzemenu. Klik in de interface van 3D-objecten met de rechtermuisknop op Groen en klik op Eigenschappen.
Klik vervolgens op Kleur om de codering te wijzigen van alle 3D-modellen die met verschillende botten zijn gereconstrueerd. Wis vervolgens met behulp van de gum uit het bewerkingsmenu handmatig de botten die aan de onderkaak zijn bevestigd in elke laag op het 2D sagittale vlak. Nadat u op de optie voor gebiedsgroei hebt geklikt, selecteert u het gebied van de onderkaak op het 2D-sagittale vlak.
Selecteer op de pagina Maskers de optie 3D berekenen in het vervolgkeuzemenu en klik op de nieuw gemaakte laag om deze als onderkaak te labelen. Schakel de zichtbare rechtermuisknop op het scherm uit en selecteer Inzoomen op volledig scherm. Klik vervolgens op Meten en selecteer afstand in het vervolgkeuzemenu.
Om de lengte te berekenen, markeert u de juiste punten op het 3D-beeld. Klik in de interface voor 3D-objecten met de rechtermuisknop op de onderkaak, gevolgd door een module Eigenschappen en eigenschappeninformatie Volume. Om de gereconstrueerde volumewaarden voor elk cranio maxillofaciaal botblok af te lezen, meet u het onderkaakfrontale bot, het pariëtale bot, het neusbot, de premaxilla, de bovenkaak, het interpariëtale bot en het achterhoofdsbeen op dezelfde manier.
De Micro-CT-analyse toonde een dosisafhankelijke correlatie aan tussen dominante negatieve RAR-alfa-expressie en skeletdefecten, waaronder verminderde lengtes van de onderkaak-, frontale en pariëtale beenderen. De remming van onze RAR in osteoblasten leidde tot craniofaciale misvormingen die worden gekenmerkt door veranderingen in de vorm, grootte en ossificatieniveaus van craniale gezichtsbeenderen.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Dit artikel beschrijft een methode die gebruikmaakt van microcomputed tomography om 3D-modellen van craniomaxillaire botten bij muizen te creëren en te analyseren. Deze aanpak verbetert de beoordeling van botontwikkeling in vergelijking met bestaande technieken.
Belangrijke onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Botontwikkeling
- Beeldvormingstechnieken
Achtergrond
- Craniomaxillaire botten zijn cruciaal voor verschillende biologische studies.
- Huidige beoordelingsmethoden hebben beperkingen.
- Microcomputed tomography biedt een nieuwe benadering voor gedetailleerde beeldvorming.
- 3D-modellering kan het begrip van botontwikkeling verbeteren.
Doel van het onderzoek
- Om een methode te ontwikkelen voor een betere segmentatie van botstructuren.
- Om de meetnauwkeurigheid van craniomaxillaire botten te verbeteren.
- Om een betrouwbaar hulpmiddel te bieden voor onderzoekers die botontwikkeling bij muizen bestuderen.
Gebruikte methoden
- Importeren van Micro-CT-beelden in gespecialiseerde software.
- Creëren van nieuwe maskers voor segmentatie.
- Toepassen van drempelwaardetechnieken voor nauwkeurige modellering.
- Berekenen van 3D-representaties van de gesegmenteerde botten.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle segmentatie van craniomaxillaire botten.
- Verbeterde nauwkeurigheid in 3D-modellering in vergelijking met traditionele methoden.
- Verbeterde visualisatie van botstructuren.
- Mogelijkheid voor bredere toepassingen in biologisch onderzoek.
Conclusies
- De methode verbetert de beoordeling van botontwikkeling aanzienlijk.
- Microcomputed tomography is een waardevol hulpmiddel in neurowetenschappelijk onderzoek.
- Toekomstige studies kunnen deze techniek gebruiken voor verschillende toepassingen.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Quantitative 3D microCT analysis of murine craniomaxillofacial bones enables precise assessment of genetic and developmental perturbations relevant to skeletal disease modeling. This workflow enhances predictive confidence in early-stage target validation and supports mechanistic de-risking for bone and craniofacial therapeutic discovery. Accurate segmentation and measurement of individual bones facilitate robust phenotypic screening and translational continuity across preclinical models.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative interrogation of gene function and pathway impact on craniofacial bone development.
- Supports mechanistic de-risking by linking genetic mutations to discrete skeletal phenotypes.
- Facilitates functional target validation through reproducible morphometric outputs.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible segmentation and measurement of multiple craniofacial bones.
- Delivers quantitative outputs suitable for high-confidence phenotypic screening.
- Prepares validated biological systems for downstream compound evaluation and comparative studies.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical bone phenotypes with disease-relevant endpoints for translational biomarker development.
- Enables continuity from genetic discovery through preclinical validation in skeletal disease models.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on robust morphometric data.
Pipeline & Workflow Integration
This microCT-based segmentation and quantification method integrates from early discovery through preclinical model validation in skeletal and craniofacial research.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by quantifying bone-specific effects of genetic perturbations.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative morphometric outputs for assay standardization and screening readiness.
- Analytics: Provides volumetric and dimensional measurements enabling statistical comparison across experimental groups.
- Translational Research: Facilitates alignment of preclinical bone phenotypes with clinical endpoints in craniofacial disorders.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, reusable imaging and analysis capability for diverse skeletal disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in skeletal target validation.
- Operational Value: Standardizes image segmentation and measurement for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by providing robust quantitative endpoints.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of skeletal and craniofacial programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microCT imaging and segmentation software.
- Demands access to high-resolution microCT instrumentation and analytical infrastructure.
- Benefits from cross-team standardization of segmentation protocols and measurement criteria.
- Adaptable to various genetic and disease models with appropriate parameter adjustments.
- Manual segmentation steps may limit throughput for large-scale studies.
