Name: Analiza malformacji czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy za pomocą trójwymiarowej mikrotomografii komputerowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-17T13:10:00.000+00:00
Duration: 2 min 42 s
Description: Poznaj metodę mikrotomografii komputerowej do analizy trójwymiarowych modeli kości czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy. Technika ta znacząco poprawia dokładność oceny rozwoju kostnego w badaniach biologicznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była częściowo wspierana przez granty z Hainan Provincial Natural Science Foundation of China (824MS152).

Przestrzegaliśmy wszystkich odpowiednich przepisów etycznych dotyczących testów i badań na zwierzętach. Wszystkie procedury eksperymentalne na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet Doradczy ds. Opieki nad Zwierzętami i Badań Naukowych Szanghajskiego Dziewiątego Szpitala Ludowego, Szkoły Medycznej Uniwersytetu Jiaotong w Szanghaju.
Zarówno szczep Rosa26-loxp-stop-loxp-dnRARα403 (R26dn/dn), jak i szczep myszy Osterix-Cre (OsxCre) (No.006361) używane tutaj były utrzymywane na tle C57BL/6. MyszyR26 dn/dn skrzyżowano z myszami OsxCre w celu wygenerowania OSXCre; MyszyR26 dn/dn. Wszystkie myszy były hodowane i utrzymywane w określonych warunkach wolnych od patogenów (SPF).
1. Hodowla myszy
UWAGA: F oznacza liczbę pokoleń myszy; N oznacza liczbę pokoleń krycia między myszami zygotycznymi a myszami tła. Tak więc F2 + N reprezentuje drugie pokolenie, a także wszelkie kolejne programy hodowlane myszy. F0 oznacza myszy podstawowe.
<ol>
	<li>Połącz dojrzałego płciowo samca myszy z parą samic myszy w porównywalnym wieku. Rozpocznij codzienne kontrole nowonarodzonych szczeniąt po początkowym okresie 18 dni. Po zidentyfikowaniu ciężarnych samic należy je w razie potrzeby odizolować, aby zapewnić optymalną opiekę matki. W przypadku, gdy w ciągu miesiąca od początkowego parowania nie zaobserwuje się żadnych ciąż, rozważ naprzemienne umieszczanie samca myszy w różnych konfiguracjach hodowlanych, aby ułatwić zapłodnienie.</li>
	<li>Skrzyżowanie myszyR26 dn/dnz myszami OSXCre (F0). Przytnij ogony w celu genotypowania i zachowaj samca OSXCre; R26dn/+myszy w klatkach do osiągnięcia dojrzałości płciowej, czyli do ~6 tygodnia życia (F1).</li>
	<li>Krzyżówka: sześciotygodniowy samiec OSXCre; R26dn/+myszy z żeńskimi myszamiR26 dn/dn(F2). Przytnij ogony do genotypowania i zastąp stare myszy hodowlane młodszymi myszami z czasem (F2+N).</li>
</ol>
2. Przygotowanie
<ol>
	<li>Przygotuj cztery pary 4-tygodniowych OsxCre, OSXCre; R26dn/+ oraz OSXCre; MyszyR26 dn/dn. Indywidualnie poddaj myszy eutanazji poprzez podanie uduszenia dwutlenkiem węgla. 
	UWAGA: Aby zapewnić skuteczną eutanazję, natężenie przepływu CO2 powinno być dostosowane tak, aby przemieszczało około 30% objętości klatki co minutę. Na przykład w klatce o wymiarach 45 cm x 30 cm x 30 cm zalecane jest natężenie przepływu 40 l/min.</li>
	<li>Przetnij szyję myszy nożyczkami, trzymając jej ciało, pozostawiając nienaruszoną czaszkę. 
	UWAGA: Aby uzyskać kompletną czaszkę, otwórz usta myszy, przetnij wzdłuż kącika ust nożyczkami okulistycznymi, pociągnij obie ręce na obie strony i obróć, aby oderwać skórę głowy myszy.</li>
	<li>Zanurz czaszki myszy w 4% paraformaldehydzie na 48 godzin, a następnie przechowuj je w 70% etanolu. 
	UWAGA: Paraformaldehyd jest toksyczny; Nosić odpowiednią ochronę.</li>
	<li>Skan pobranych czaszek za pomocą mikrotomografu komputerowego - rozdzielczość: 4,5 μm; napięcie: 70 kV; prąd: 114 μA; filtr: 0,5 mm Al; krok obrotu: 0,5°.</li>
	<li>Przechowuj obrazy tomografii komputerowej. Obrazy w formacie DICOM są wybierane do importu do oprogramowania i analizowane.</li>
</ol>
3. Obrazowanie mikrotomografią komputerową i rekonstrukcja 3D
UWAGA: Wszystkie kości użyte w tym badaniu zostały ręcznie podzielone na segmenty.
<ol>
	<li>Kliknij prawym przyciskiem myszy na stronie MASKI i wybierz opcję Nowa maska; pojawi się nowa warstwa o nazwie Zielona.</li>
	<li>Wybierz zakres progowy 671-2 566 na stronie Progowanie, która zostanie wyświetlona. Powtórz ten proces dla wszystkich powiązanych warstw. (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A).</li>
	<li>Użyj narzędzia Gumka w menu Edycja, aby ręcznie wymazać kości przyczepione do żuchwy w każdej warstwie na płaszczyźnie strzałkowej 2D (<silna klasa="xfig">Rysunek 1B).</li>
	<li>Wybierz obszar żuchwy na płaszczyźnie strzałkowej 2D po kliknięciu opcji Region Growing (<silna klasa="xfig">Rysunek 1C). 
	UWAGA: Upewnij się, że obszar żuchwy jest całkowicie zaznaczony w każdej warstwie; W przeciwnym razie spowoduje to niepełną żuchwę po rekonstrukcji.</li>
	<li>Kliknij na nowo utworzoną warstwę Żuchwa na stronie MASKI i wybierz Oblicz 3D z menu rozwijanego (<silna klasa="xfig">Rysunek 1D).</li>
	<li>W interfejsie obiektów 3D kliknij prawym przyciskiem myszy pozycję Żuchwa, a następnie kliknij polecenie Właściwości. Kliknij, aby zmienić kolor. Oznacz kolorami wszystkie modele 3D zrekonstruowane z różnymi kośćmi.</li>
	<li>Kliknij Zmierz w lewym górnym rogu i wybierz odległość z wyświetlonego menu rozwijanego. Oblicz długość, zaznaczając punkty na obrazie 3D (<silna klasa="xfig">Rysunek 1E). 
	UWAGA: Punktem odniesienia do pomiaru szerokości kości jest najszersza część kości.</li>
	<li>W interfejsie obiektów 3D kliknij prawym przyciskiem myszy pozycję Żuchwa, a następnie kliknij polecenie Właściwości. Moduł Properties-Info-Volume do odczytu zrekonstruowanych wartości objętości dla każdego bloku kości czaszkowo-szczękowo-twarzowej. (<silna klasa="xfig">Rysunek 1F).</li>
	<li>Zmierz żuchwę, kość czołową, kość ciemieniową, kość nosową, kość przedszczękową, szczękę, kość międzyciemieniową i kość potyliczną w taki sam sposób jak powyżej i oznacz je indywidualnie różnymi kolorami.</li>
</ol>
4. Analiza statystyczna
<ol>
	<li>Wykonuj analizę statystyczną przy użyciu wybranego oprogramowania. Wykonaj dwustronne testy t-Studenta (n = 4/grupa).</li>
	<li>W przypadku wszystkich wykresów należy użyć słupków błędów do przedstawienia odchyleń standardowych. Rozważ, że wartości P < 0,05 są statystycznie istotne.</li>
</ol>

<ol><li>Chai, Y., Maxson, R. E. Jr <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+craniofacial+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Dyn%22%5BJournal%5D)">Recent advances in craniofacial morphogenesis.</a> Dev Dyn. 235 (9), 2353-2375 (2006).</li>
<li>Mason, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Should+universal+distribution+of+high+dose+vitamin+A+to+children+cease%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ%22%5BJournal%5D)">Should universal distribution of high dose vitamin A to children cease.</a> BMJ. 360, k927(2018).</li>
<li>Roulier, S., Rochette-Egly, C., Rebut-Bonneton, C., Porquet, D., Evain-Brion, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+retinoic+acid+receptor+characterization+in+cultured+human+trophoblast+cells%3A+Effect+of+retinoic+acid+on+epidermal+growth+factor+receptor+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cell+Endocrinol%22%5BJournal%5D)">Nuclear retinoic acid receptor characterization in cultured human trophoblast cells: Effect of retinoic acid on epidermal growth factor receptor expression.</a> Mol Cell Endocrinol. 105 (2), 165-173 (1994).</li>
<li>Hayes, K. C., Cousins, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vitamin+A+deficiency+and+bone+growth.+I.+Altered+drift+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22Calcif+Tissue+Res%22%5BJournal%5D)">Vitamin A deficiency and bone growth. I. Altered drift patterns.</a> Calcif Tissue Res. 6 (2), 120-132 (1970).</li>
<li>Ghyselinck, N. B., Duester, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinoic+acid+signaling+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Retinoic acid signaling pathways.</a> Development. 146 (13), dev167502(2019).</li>
<li>Damm, K., Heyman, R. A., Umesono, K., Evans, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+inhibition+of+retinoic+acid+response+by+dominant+negative+retinoic+acid+receptor+mutants%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Functional inhibition of retinoic acid response by dominant negative retinoic acid receptor mutants.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 90 (7), 2989-2993 (1993).</li>
<li>Ford-Hutchinson, A. F., Cooper, D. M., Hallgrímsson, B., Jirik, F. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+skeletal+pathology+in+mutant+mice+by+microcomputed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J+Rheumatol%22%5BJournal%5D)">Imaging skeletal pathology in mutant mice by microcomputed tomography.</a> J Rheumatol. 30 (12), 2659-2665 (2003).</li>
<li>Brewer, S., Feng, W., Huang, J., Sullivan, S., Williams, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wnt1-cre-mediated+deletion+of+ap-2alpha+causes+multiple+neural+crest-related+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Wnt1-cre-mediated deletion of ap-2alpha causes multiple neural crest-related defects.</a> Dev Biol. 267 (1), 135-152 (2004).</li>
<li>Wong, M. D., Dorr, A. E., Walls, J. R., Lerch, J. P., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+3d+mouse+embryo+atlas+based+on+micro-ct%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">A novel 3d mouse embryo atlas based on micro-ct.</a> Development. 139 (17), 3248-3256 (2012).</li>
<li>Motch Perrine, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Craniofacial+divergence+by+distinct+prenatal+growth+patterns+in+fgfr2+mutant+mice%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Craniofacial divergence by distinct prenatal growth patterns in fgfr2 mutant mice.</a> BMC Dev Biol. 14, 8(2014).</li>
<li>Percival, C. J., Huang, Y., Jabs, E. W., Li, R., Richtsmeier, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Embryonic+craniofacial+bone+volume+and+bone+mineral+density+in+fgfr2%28%2B%2Fp253r%29+and+nonmutant+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Dyn%22%5BJournal%5D)">Embryonic craniofacial bone volume and bone mineral density in fgfr2(+/p253r) and nonmutant mice.</a> Dev Dyn. 243 (4), 541-551 (2014).</li>
<li>Titiz, I., Laubinger, M., Keller, T., Hertrich, K., Hirschfelder, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeatability+and+reproducibility+of+landmarks--a+three-dimensional+computed+tomography+study%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Orthod%22%5BJournal%5D)">Repeatability and reproducibility of landmarks--a three-dimensional computed tomography study.</a> Eur J Orthod. 34 (3), 276-286 (2012).</li>
<li>Mizutani, R., Suzuki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((X-ray+microtomography+in+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Micron%22%5BJournal%5D)">X-ray microtomography in biology.</a> Micron. 43 (2-3), 104-115 (2012).</li>
<li>Salomé, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+synchrotron+radiation+microtomography+system+for+the+analysis+of+trabecular+bone+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Phys%22%5BJournal%5D)">A synchrotron radiation microtomography system for the analysis of trabecular bone samples.</a> Med Phys. 26 (10), 2194-2204 (1999).</li>
<li>Mizutani, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+microtomographic+imaging+of+human+brain+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional microtomographic imaging of human brain cortex.</a> Brain Res. 1199, 53-61 (2008).</li>
<li>De Crespigny, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+micro-CT+imaging+of+the+postmortem+brain%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">3D micro-CT imaging of the postmortem brain.</a> J Neurosci Methods. 171 (2), 207-213 (2008).</li>
<li>Johnson, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+histology+of+transgenic+mouse+embryos+for+high-throughput+phenotyping%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Genet%22%5BJournal%5D)">Virtual histology of transgenic mouse embryos for high-throughput phenotyping.</a> PLoS Genet. 2 (4), e61(2006).</li>
<li>Zou, W., Hunter, N., Swain, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+polychromatic+%C2%B5ct+for+mineral+density+determination%5BTitle%5D)+AND+%22J+Dent+Res%22%5BJournal%5D)">Application of polychromatic µct for mineral density determination.</a> J Dent Res. 90 (1), 18-30 (2011).</li>
<li>Neues, F., Epple, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((X-ray+microcomputer+tomography+for+the+study+of+biomineralized+endo-+and+exoskeletons+of+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">X-ray microcomputer tomography for the study of biomineralized endo- and exoskeletons of animals.</a> Chem Rev. 108 (11), 4734-4741 (2008).</li>
<li>Gabner, S., Böck, P., Fink, D., Glösmann, M., Handschuh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+visible+skeleton+2.0%3A+Phenotyping+of+cartilage+and+bone+in+fixed+vertebrate+embryos+and+foetuses+based+on+x-ray+microCT%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">The visible skeleton 2.0: Phenotyping of cartilage and bone in fixed vertebrate embryos and foetuses based on x-ray microCT.</a> Development. 147 (11), dev187633(2020).</li>
<li>Ermakova, O., Orsini, T., Gambadoro, A., Chiani, F., Tocchini-Valentini, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+microCT+imaging+of+murine+embryonic+development+from+immediate+post-implantation+to+organogenesis%3A+Application+for+phenotyping+analysis+of+early+embryonic+lethality+in+mutant+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Mamm+Genome%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional microCT imaging of murine embryonic development from immediate post-implantation to organogenesis: Application for phenotyping analysis of early embryonic lethality in mutant animals.</a> Mamm Genome. 29 (3-4), 245-259 (2018).</li>
<li>Wong, M. D., Maezawa, Y., Lerch, J. P., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+pipeline+for+anatomical+phenotyping+of+mouse+embryos+using+micro-ct%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Automated pipeline for anatomical phenotyping of mouse embryos using micro-ct.</a> Development. 141 (12), 2533-2541 (2014).</li>
<li>Rajion, Z. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+three-dimensional+computed+tomographic+analysis+of+the+cervical+spine+in+unoperated+infants+with+cleft+lip+and+palate%5BTitle%5D)+AND+%22Cleft+Palate+Craniofac+J%22%5BJournal%5D)">A three-dimensional computed tomographic analysis of the cervical spine in unoperated infants with cleft lip and palate.</a> Cleft Palate Craniofac J. 43 (5), 513-518 (2006).</li>
</ol>

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

MicroCT to potężne narzędzie do uzyskiwania realistycznych i izotropowych informacji 3D z gęstych i nieprzezroczystych próbek biologicznych o rozdzielczości mikrometrowej. Dane uzyskane z mikrotomografii komputerowej są kalibrowane pod kątem geometrii i intensywności, co czyni ją szczególnie przydatną w badaniach ilościowych 13,14,15,16,17. Służy do badania mi...

Skomplikowany rozwój ludzkiej czaszki i twarzy obejmuje wyrafinowany proces morfogenetyczny 3D, misternie zarządzany przez liczne geny. Geny te odgrywają kluczową rolę w regulacji skomplikowanych wzorów, proliferacji i różnicowania tkanek pochodzących z różnych źródeł embrionalnych. Ten wysoce skoordynowany proces podkreśla złożoność wzrostu i rozwoju ludzkiej twarzoczaszki. Wady rozwojowe twarzoczaszki (w tym rozszczep wargi i podniebienia, zamykanie szwów czaszkowych i hipoplazja twarzy) występujące w wyniku nieprawidłowości rozwojowych stanowią ponad jedną trzecią wszystkich wrodzonych wad wrodzonych. Jako powszechnie stosowane zwierzę modelowe w badaniach biomedycznych, mysz ma złożoną i delikatną strukturę kości czaszkowo-szczękowo-twarzowej, która jest bardzo podobna do ludzkiej kości czaszkowo-szczękowo-twarzowej pod względem anatomii i fizjologii. Badania nad biologią rozwoju czaszkowo-szczękowo-twarzowego przeszły długą drogę w ostatnich latach wraz z pojawieniem się nowych technik w genetyce myszy, zwłaszcza w przypadku wad rozwojowych1.
Kwas retinowy (RA) jest in vivo metabolitem witaminy A2. Niedobór witaminy A (VAD) wiąże się z szeregiem poważnych zaburzeń wieloukładowych, takich jak słaba przebudowa kości, złamania, a także wady rozwojowe twarzoczaszki i wady rozwojowe układu kostnego charakteryzujące się karłowatością3,4 . Receptory retinoidowe (RAR) są kluczowymi czynnikami transkrypcyjnymi w sygnalizacji retinoidowej5. Zaprojektowano dominująco-ujemnego mutanta RARα403 (dnRARα) o nazwie6 i ustalono model myszy, w którym osteoblasty wyrażały dnRARα. Spowodowało to, że myszy wykazywały karłowatość, deformacje twarzoczaszki, niepełną budowę kości korowej i zwiększeną, ale słabo przebudowaną kość beleczkową.
Tomografia mikrokomputerowa (microCT) ma ogromny potencjał do badania wad rozwojowych czaszkowo-szczękowo-twarzowych. Posiada zdolność wykrywania i śledzenia ewolucji zarówno wrodzonych, jak i nabytych nieprawidłowości szkieletowych w modelach gryzoni. Analiza obrazowania mikrotomografią komputerową umożliwia dogłębną eksplorację zaburzeń wzrostu twarzoczaszki w genetycznie zmodyfikowanych modelach myszy7,8 . Co więcej, obrazowanie 3D jawi się jako istotne narzędzie do wyznaczania cech morfologicznych, ułatwiając dostosowane do potrzeb podejścia do analizy i wizualizacji9. Mikro-CT została wykorzystana w kilku badaniach do analizy fenotypów twarzoczaszki, w tym do definiowania anatomicznych punktów orientacyjnych u ludzi i myszy oraz analizy wolumetrycznej każdej kości twarzoczaszki10,11,12. W tym miejscu szczegółowo opisujemy metodę opartą na technologii mikrotomografii komputerowej do separacji i pomiaru modeli 3D kości czaszkowo-szczękowo-twarzowych myszy, aby umożliwić lepszą ocenę i analizę rozwoju szkieletu czaszkowo-szczękowo-twarzowego myszy niż jest to możliwe przy użyciu obecnych metod.

<table><tbody><tr><td>Oprogramowanie GraphPad Prism 6.01</td><td>GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, USA/</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Micro-CT</td><td>Quantum GX micro CT, PerkinElmer, Waltham, MA, USA/</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mimics Medical 19.0&nbsp;</td><td>Materialise, Leuven, Belgia</td><td>/</td><td></td></tr><tr><td>Osterix-Cre (OsxCre)&nbsp;</td><td>/</td><td>/</td><td>z Jackson Laboratory</td></tr><tr><td>Rosa26-loxp-stop-loxp-dnRAR&alpha; Szczep 403</td><td>/</td><td>/</td><td>z Uniwersytetu Columbia, USA</td></tr></tbody></table>

analiza malformacji czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy za pomocą trójwymiarowej mikrotomografii komputerowej

Analysis of Craniomaxillofacial Malformations in Mice Using Three-dimensional Microcomputed Tomography

Aby modelować wady rozwojowe twarzoczaszki spowodowane niedoborem witaminy A (VAD), wyraziliśmy dominująco-ujemną mutację receptora retinoidowego w osteoblastach, aby specyficznie hamować aktywność transkrypcyjną RAR u myszy. Takie podejście pozwoliło nam zbadać wpływ VAD na hipomineralizację czaszki, deformację żuchwy i hipoplazję obojczyka w przypadkach klinicznych. W tym badaniu tomografia mikrokomputerowa (mikroCT) obszaru czaszkowo-szczękowo-twarzowego myszy stanowiła cenne narzędzie do badania wzrostu i rozwoju tego modelu zwierzęcego. Ręczne szacowanie obrazów jest zarówno czasochłonne, jak i niedokładne. Dlatego w tym miejscu przedstawiamy proste, wydajne i dokładne podejście do segmentacji i ilościowego oznaczania obrazów mikrotomografii komputerowej każdej kości czaszkowo-szczękowo-twarzowej. Oprogramowanie MicroCT wykorzystano do przekrojenia żuchwy, kości czołowej, kości ciemieniowej, kości nosowej, kości przedszczękowej, szczęki, kości międzyciemieniowej i kości potylicznej myszy oraz zmierzenia ich odpowiedniej długości i szerokości. Ta metoda segmentacji może być stosowana do badania wzrostu i rozwoju w biologii rozwoju, biomedycynie i innych pokrewnych naukach oraz pozwala naukowcom analizować wpływ mutacji genetycznych na poszczególne kości twarzoczaszki.

Szeroko zakrojone badania podkreślają wieloaspektowy wpływ mutacji genetycznych na wzrost, rozwój i układy narządowe myszy. Kompleksowa ocena kości czaszkowo-twarzowych u myszy mutantów wymaga zastosowania metod wykraczających poza analizę pojedynczej tkanki lub obrazowanie 2D ze względu na ich ograniczenia. W związku z tym wyjaśnienie mechanizmów rozwoju kości czaszkowo-twarzowych ma kluczowe znaczenie dla badania ludzkich wad czaszkowo-twarzowych.
<p class="jove_content" fo:keep-tog...

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.

Analiza malformacji czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy za pomocą trójwymiarowej mikrotomografii komputerowej

To model craniofacial malformations caused by vitamin A deficiency (VAD), we expressed a dominant-negative retinoid receptor mutation in osteoblasts to ...

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.

analysis-craniomaxillofacial-malformations-mice-using-three

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Biologia rozwojowa

Źródło: Choi, J. P. et al. Obrazowanie indukcji i mikrotomografii komputerowej malformacji jamistych mózgu na modelu mysim. J. vis. exp. ( 2017)Ten film pokazuje zastosowanie obrazowania mikro-CT do wizualizacji zmian w malformacji jamistych mózgu (CCM) w mózgu myszy. Szczegółowo opisano w nim etapy przygotowania próbki, obrazowania i rekonstrukcji obrazu 3D w celu oceny gęstości i lokalizacji zmian CCM w tkance mózgowej.

Obrazowanie mikrotomografii komputerowej ze wzmocnieniem kontrastowym zmian w malformacjach jamistych mózgu w mózgu myszy

Obrazowanie konfokalne w czasie jest potężną techniką przydatną do charakteryzowania rozwoju embrionalnego. W tym miejscu opisujemy metodologię i charakteryzujemy morfogenezę twarzoczaszki w zarodkach typu dzikiego, a także pdgfra, smad5 i zmutowanych smo.

Analiza morfogenezy twarzoczaszki u danio pręgowanego przy użyciu mikroskopii konfokalnej 4D

Ten protokół demonstruje indukcję choroby malformacji jamistych mózgu w modelu mysim i wykorzystuje mikrotomografię komputerową wzmocnioną kontrastem do pomiaru obciążenia zmianami. Metoda ta zwiększa wartość uznanych modeli mysich w celu zbadania podstaw molekularnych i potencjalnych terapii malformacji jamistych mózgu i innych chorób naczyń mózgowych.

Indukcja i obrazowanie mikro-tomografią malformacji jamistych mózgu w modelu mysim

Tutaj opisujemy narzędzia i metody obliczeniowe, które umożliwiają wizualizację i analizę trzy- i czterowymiarowych danych obrazowych zarodków myszy w kontekście osiowego wydłużania i segmentacji, uzyskanych przez optyczną tomografię projekcyjną in toto oraz przez obrazowanie na żywo i barwienie immunofluorescencyjne w całości za pomocą mikroskopii wielofotonowej.

Trój- i czterowymiarowe podejścia do wizualizacji i analizy w celu badania wydłużenia osiowego i segmentacji kręgowców

Przedstawiamy protokół generowania ruchów zębów ortodontycznych u myszy oraz metody wizualizacji 3D włókien kolagenowych i naczyń krwionośnych więzadła przyzębia bez sekcji.

Obrazowanie 3D włókien kolagenowych PDL podczas ortodontycznego ruchu zębów w mysim modelu żuchwy

To badanie opisuje etapy uzyskiwania obrazów mózgów noworodków myszy w wysokiej rozdzielczości poprzez połączenie mikrotomografii komputerowej (mikro-CT) i środka kontrastowego w próbkach ex vivo. Opisujemy podstawowe analizy morfometryczne w celu ilościowego określenia wielkości i kształtu mózgu na tych obrazach.

Obrazowanie mikro-CT i analiza morfometryczna mózgów noworodków myszy

Prezentowany tutaj jest szczegółowy protokół przeprowadzania trójwymiarowej analizy cefalometrycznej z wykorzystaniem skanów ludzkiej tomografii komputerowej wiązki stożkowej.

Trójwymiarowa demonstracja cefalometrycznej adnotacji punktów orientacyjnych na skanach ludzkiej wiązki stożkowej

Mikroskopia przyżyciowa umożliwia badanie dynamicznych procesów biologicznych, takich jak regeneracja tkanek i rozwój guza. Szpik kostny kalwarii, wysoce dynamiczna tkanka, oferuje wgląd w hematopoezę i funkcję naczyń krwionośnych. Korzystanie z biokompatybilnego, wydrukowanego w 3D implantu mocującego głowę pozwala na powtarzalne obrazowanie podłużne, zwiększając naszą wiedzę na temat dynamiki tkanek i mikrośrodowiska guza.

Przyżyciowe obrazowanie podłużne dynamiki naczyń krwionośnych w szpiku kostnym kości nazębnej

Ten protokół wykorzystuje mikrotomografię komputerową, aby umożliwić ekonomiczną kwantyfikację beztłuszczowej masy, w tym mięśni szkieletowych i tkanki trzewnej, tkanki tłuszczowej i tkanki szkieletowej u małych zwierząt. Rozróżnia tkankę beztłuszczową i tłuszczową, co daje znaczące korzyści w badaniach biomedycznych, szczególnie w badaniach translacyjnych na małych zwierzętach.

Nieinwazyjna kwantyfikacja mięśni szkieletowych u małych zwierząt za pomocą mikrotomografii komputerowej

Przedstawiamy metodę analizy zdefiniowanego przez użytkownika obszaru zainteresowania (ROI) w podłużnym modelu defektu promieniowego szczura in vivo . Metoda ta umożliwia analizę porównawczą różnych rusztowań, które wcześniej były ograniczone przez różnice w polu widzenia skanowania metodą tomografii komputerowej (μCT), orientacji próbki i wyjściowej obecności rusztowania.

Podłużna analiza obrazu mikrotomografii komputerowej dla zdefiniowanego przez użytkownika obszaru zainteresowania w ubytkach kostnych o krytycznej wielkości

Badanie zaproponowało modelowanie regresji dostosowane do wieku, wykorzystujące morfologię śródbłoni i podstawy czaszki jako potencjalne narzędzie do oceny przedoperacyjnej oraz indywidualnego planowania chirurgicznego u dzieci z syndromową kraniosynostozą (SC).

Hipoplazja śródtwarzy i morfologia podstawy czaszki w syndromowej kraniosynostozie: badanie porównawcze z wykorzystaniem modelu regresji predykcyjnej

Poznaj metodę mikrotomografii komputerowej do analizy trójwymiarowych modeli kości czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy. Technika ta znacząco poprawia dokładność oceny rozwoju kostnego w badaniach biologicznych.

Analiza malformacji czaszkowo-szczękowo-twarzowych u myszy za pomocą trójwymiarowej mikrotomografii komputerowej

Przeglądaj więcej filmów