Analiza malformacji czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy za pomocą trójwymiarowej mikrotomografii komputerowej
January 17th, 2025
Tutaj szczegółowo opisujemy metodę, która opiera się na mikrotomografii komputerowej, do segmentacji i pomiaru modeli 3D kości czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy, dla lepszej oceny rozwoju kości czaszkowo-szczękowo-twarzowej u myszy niż jest to możliwe przy użyciu obecnych metod.
Aby rozpocząć, zaimportuj obraz czaszki myszy z mikrotomografii komputerowej do oprogramowania. Kliknij prawym przyciskiem myszy stronę Maski i wybierz Nowa maska. Pojawi się nowa warstwa o nazwie zielonej.
Na wyświetlonej stronie Thresholding (Próg przekraczania progów), która zostanie wyświetlona, wybierz żądany zakres progów. Kliknij nowo utworzoną warstwę zieloną na stronie Maski i wybierz Oblicz 3D z menu rozwijanego. W interfejsie obiektów 3D kliknij prawym przyciskiem myszy Zielony i kliknij Właściwości.
Następnie kliknij przycisk Kolor, aby zmienić kodowanie wszystkich modeli 3D zrekonstruowanych z różnymi kośćmi. Następnie, za pomocą narzędzia gumka z menu edycji, ręcznie wymaż kości przyczepione do żuchwy w każdej warstwie na płaszczyźnie strzałkowej 2D. Po kliknięciu na opcję rosnącego regionu wybierz obszar żuchwy na płaszczyźnie strzałkowej 2D.
Na stronie Maski wybierz Oblicz 3D z menu rozwijanego i kliknij nowo utworzoną warstwę, aby oznaczyć ją jako żuchwę. Wyłącz widoczne kliknij prawym przyciskiem myszy na ekranie i wybierz Powiększ do pełnego ekranu. Następnie kliknij Zmierz i wybierz odległość z menu rozwijanego.
Aby obliczyć długość, zaznacz odpowiednie punkty na obrazie 3D. W interfejsie obiektów 3D kliknij prawym przyciskiem myszy żuchwę, a następnie moduł Właściwości i informacje o właściwościach Wolumin. Aby odczytać zrekonstruowane wartości objętości dla każdego bloku kości czaszkowo-szczękowej, należy zmierzyć kość czołową żuchwy, kość ciemieniową, kość nosową, kość przedszczękową, szczękę, kość międzyciemieniową i kość potyliczną w ten sam sposób.
Analiza Micro-CT wykazała zależną od dawki korelację między dominującą ujemną ekspresją RAR alfa a wadami szkieletu, w tym zmniejszoną długością kości żuchwy, czołowej i ciemieniowej. Hamowanie naszego RAR w osteoblastach doprowadziło do deformacji twarzoczaszki charakteryzujących się zmianami kształtu, rozmiaru i stopnia kostnienia kości twarzoczaszki.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Ten artykuł opisuje metodę wykorzystującą mikrotomografię komputerową do tworzenia i analizy 3D modeli kości czaszkowo-twarzowych u myszy. Takie podejście poprawia ocenę rozwoju kości w porównaniu z istniejącymi technikami.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Rozwijanie kości
- Techniki obrazowania
Tło
- Kości czaszkowo-twarzowe są kluczowe dla różnych badań biologicznych.
- Obecne metody oceny mają ograniczenia.
- Mikrotomograf komputerowy oferuje nowatorskie podejście do szczegółowego obrazowania.
- Modelowanie 3D może poprawić zrozumienie rozwoju kości.
Cel badania
- Opracowanie metody na lepsze segmentowanie struktur kości.
- Poprawa dokładności pomiarów kości czaszkowo-twarzowych.
- Dostarczenie niezawodnego narzędzia dla badaczy badających rozwój kości u myszy.
Stosowane metody
- Importowanie obrazów mikro-CT do specjalistycznego oprogramowania.
- Tworzenie nowych masek do segmentacji.
- Zastosowanie technik progowania dla dokładnego modelowania.
- Obliczanie 3D reprezentacji ssegmentowanych kości.
Główne wyniki
- Sukces w segmentacji kości czaszkowo-twarzowych.
- Poprawa dokładności w modelowaniu 3D w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
- Lepsze wizualizacje struktur kości.
- Potencjał dla szerszych zastosowań w badaniach biologicznych.
Wnioski
- Metoda znacznie poprawia ocenę rozwoju kości.
- Mikrotomograf komputerowy jest cennym narzędziem w badaniach neuronaukowych.
- Przyszłe badania mogą wykorzystywać tę technikę do różnych zastosowań.
Często zadawane pytania
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.
