Novas Técnicas de Imagem por Microtomografia Computadorizada In Vivo para Avaliação da Progressão da Doença Hepática Gordurosa Não Alcoólica
24 de março de 2023
Usando um modelo de camundongo com doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) induzida por dieta, descrevemos o uso de novas técnicas de microtomografia computadorizada in vivo como um método não invasivo para avaliar os estágios de progressão da DHGNA, enfocando predominantemente a rede vascular hepática devido ao seu envolvimento significativo na desregulação hepática relacionada à DHGNA.
Consideramos este protocolo significativo, pois demonstra um método não invasivo, simples e fácil de avaliar ao longo do tempo indicadores-chave para o diagnóstico da doença hepática. Esta metodologia de imagem permite a análise ao longo do tempo do estado hepático, avaliação do volume sanguíneo relativo, diâmetro da veia porta, intensidade da rede vascular, todos os parâmetros importantes da patologia hepática. Compreender as adaptações da rede vascular hepática durante a progressão da DHGNA e correlacioná-la com marcadores específicos como esteatose, inflamação e fibrose pode ajudar a estabelecer novos esquemas terapêuticos eficazes.
Essa técnica auxilia na identificação desses marcadores e também atualiza o valor de camundongos em estudos pré-clínicos com foco no desenvolvimento de novas terapias contra a progressão da doença. Para começar, coloque o animal anestesiado no berço do tomógrafo. Aplique pomada oftálmica, prenda o cone do nariz e defina os parâmetros de varredura no tomógrafo.
Prepare o cateter da veia caudal e coloque o mouse em uma cama para aquecer a cauda em água morna. Inserir o cateter na veia caudal e administrar o primeiro contraste através de uma injeção, realizada de forma lenta e manual com duração de um a três minutos. Em seguida, adquira varreduras de corpo inteiro e fígado em diferentes pontos de tempo.
Seguir o mesmo procedimento para a administração do segundo meio de contraste, 10 dias após a leitura final com o primeiro meio de contraste. Depois de carregar o arquivo DICOM da varredura pré-contraste, ajuste o contraste para ver o fígado, o baço e o tecido adiposo branco claramente. Na ferramenta ROI 3D, selecione adicionar ROI para gerar várias ROIs para realizar a amostragem nas áreas onde o fígado, o baço e o tecido adiposo parecem claros, sem vasos sanguíneos e gordura aparentes.
No modo de pintura, escolha Esfera. Marque a caixa somente 2D e selecione um diâmetro de oito pixels no menu suspenso para pintar o ROI sobre os dados. A partir do recurso de dilatação de erosão, escolha menos um erode.
Realize a amostragem segmentando as ROIs 2D nas áreas de interesse usando a ferramenta Esfera no plano transversal. Vá para navegação e selecione mostrar tabela para exibir a tabela de quantificação que contém os valores de unidade de campo de cães calculados para cada ROI. Em seguida, conecte os valores a essa equação.
Calcule a porcentagem de gordura no fígado. Carregue o arquivo DICOM de varredura eXIA e ajuste o contraste para ver o fígado, o baço e o ventrículo esquerdo claramente. Na ferramenta ROI 3D, selecione adicionar ROI para segmentar vários ROIS para o fígado.
No modo de pintura, selecione Somente 2D e escolha Esfera adicionar um diâmetro de oito pixels para pintar o ROI sobre os dados. A partir do recurso de dilatação de erosão, escolha menos um erode. Especifique um nome e uma cor para cada ROI e selecione mostrar tabela para exibir a tabela de quantificação contendo os valores de UH calculados para cada ROI.
Após repetir esses passos para obtenção do órgão PV t0, insira os valores na equação mostrada na tela para extrair a porcentagem de contraste correspondente à captação funcional do tecido de transferência lipídica. Carregue o arquivo DICOM de varredura ExiTron e ajuste o contraste para ver a rede vascular do fígado claramente. Selecione adicionar ROI para gerar um ROI 3D para o fígado.
Defina o ROI do fígado marcando a área desejada. Em seguida, escolha o ROI em segundo plano no seletor de ROI. Clique no ícone Executar corte, para remover o fundo sem alterar o ROI do fígado.
Ative o visualizador de projeção de intensidade máxima. Em seguida, sob algoritmos de segmentação indicados pelo ícone da varinha mágica, selecione o limiar conectado para resegmentar o ROI do fígado. Definir os limiares inserindo os valores mínimos e máximos e obter a rede vascular.
Novamente, remova o tecido hepático de fundo para obter uma representação clara da rede vascular. Depois de carregar o arquivo DICOM de varredura ExiTron, ajuste o contraste para ver o fígado, o baço e o ventrículo esquerdo claramente. Selecione adicionar ROI e segmentar ROIs para o fígado e um grande vaso sanguíneo.
Defina as camadas de segmentação para gerar ROIs 2D para cada tecido. Repita as etapas do arquivo DICOM pré-contraste para obter o brilho médio do fígado antes da injeção do meio de contraste. Para o diâmetro da veia porta, localize os planos transversais de três a quatro cortes acima da junção das veias mesentérica superior e esplênica e, em seguida, vá para navegação seguida de saneamento da distância, selecione linha para medir a distância exata entre dois pontos.
Os valores médios de contraste são apresentados por esses dados agrupados. O ensaio de captação tecidual funcional indicou maior acúmulo e depuração mais lenta do contraste eXIA em camundongos com doença hepática gordurosa não alcoólica em comparação com controles saudáveis. Esses resultados representativos indicam as diferenças na porcentagem de gordura hepática, volume da rede vascular hepática, diâmetro da veia porta e volume sanguíneo relativo hepático entre camundongos com doença hepática gordurosa não alcoólica e controles saudáveis.
A micro-TC sem contraste indicou maior percentual de gordura hepática em camundongos com doença hepática gordurosa não alcoólica em comparação aos controles. Da mesma forma, um maior volume da rede vascular hepática, volume sanguíneo relativo hepático e um maior diâmetro da veia porta foram encontrados em camundongos com doença hepática gordurosa não alcoólica em comparação com controles saudáveis. A coisa mais importante a lembrar ao tentar esta técnica é ser constantemente preciso na região anatômica selecionada.
A escolha do ponto anatômico errado pode levar a resultados não precisos. Seguindo essa metodologia e protocolo, uma avaliação precisa do estadiamento da doença hepática pode ser realizada. Assim, pode atuar como uma plataforma específica para avaliar a eficácia de novos medicamentos.
Essa técnica abre caminho para maneiras novas, mais fáceis e mais precisas de avaliar patologias hepáticas e iniciar ensaios relevantes de desenvolvimento de medicamentos.
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Visão Geral
Este estudo investiga uma nova técnica de imagem não invasiva por microtomografia computadorizada (micro-TC) para monitorar a progressão da doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) em um modelo murino induzido por dieta. O método concentra-se na análise da rede vascular hepática, um fator-chave na desregulação das doenças hepáticas.
Componentes Principais do Estudo
Área de Pesquisa
- Doença hepática gordurosa não alcoólica (NAFLD)
- Imagem por microtomografia computadorizada
- Análise da rede vascular hepática
Antecedentes
- A DHGNA é uma condição hepática comum associada a várias desordens metabólicas.
- Compreender as alterações vasculares hepáticas é essencial para avaliar a progressão da doença.
- Os métodos atuais para avaliar doenças hepáticas frequentemente carecem de abordagens não invasivas.
Métodos Utilizados
- Técnicas de imagemagem micro-TC in vivo
- Modelo de camundongo com NAFLD induzida por dieta
- Agentes de contraste para visualizar a patologia hepática
Resultados Principais
- Identificou-se alterações no volume da rede vascular hepática e no diâmetro da veia porta.
- Estabeleceu-se correlação entre a porcentagem de gordura no fígado e as características vasculares.
- Demonstrou-se a viabilidade do uso de micro-TC para avaliação de longo prazo de doenças hepáticas.
Conclusões
- O estudo valida um método de imagem não invasivo para monitorar a progressão da esteatose hepática não alcoólica (NAFLD).
- Os achados podem contribuir para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A imagem micro-TC in vivo não invasiva do progresso da DHGNA em modelos pré-clínicos aborda uma lacuna crítica na avaliação longitudinal e quantitativa da patologia hepática. Esta abordagem permite a medição de alta resolução e reprodutível de alterações vasculares e teciduais, apoiando a confiança preditiva na descoberta precoce de fármacos e na pesquisa translacional. A integração dessas saídas de imagem no processo de descoberta aprimora a tomada de decisões para testes de hipóteses terapêuticas e triagem de candidatos.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação quantitativa de adaptações vasculares hepáticas associadas à progressão da DHGNA.
- Apoia a desmistificação biológica ao correlacionar métricas vasculares com marcadores de esteatose, inflamação e fibrose.
- Facilita a validação funcional de alvos por meio de monitoramento não invasivo e longitudinal em modelos relevantes para a doença.
- Aprimora a confiança preditiva para o avanço de hipóteses terapêuticas direcionadas à patologia hepática.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Fornece saídas padronizadas e reprodutíveis de imagem para avaliar os efeitos de compostos na estrutura e função hepática.
- Permite o desenvolvimento de ensaios com leituras quantitativas, como porcentagem de gordura hepática e densidade da rede vascular.
- Apóia a escalabilidade e o reuso da plataforma em estudos pré-clínicos de DHGNA.
- Aprimora a prontidão para triagem ao permitir avaliação confiável e não terminal da progressão da doença.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha biomarcadores de imagem pré-clínicos com desfechos relevantes à doença para continuidade translacional.
- Permite decisões de avanço ajustadas ao risco ao fornecer dados objetivos e quantitativos sobre o estadiamento da doença.
- Facilita a avaliação da eficácia terapêutica em estudos longitudinais sem a necessidade de sacrifício repetido de animais.
- Apoia a redução de riscos mecanicistas ao vincular os resultados de imagem à captação tecidual funcional e à remodelação vascular.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este protocolo de imagem se integra ao continuum de descoberta, desde a validação inicial do alvo até a avaliação do candidato pré-clínico em modelos de DHGNA.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses e a clarificação de vias ao quantificar alterações vasculares hepáticas e nos tecidos.
- Triagem: Fornece saídas de imagem quantitativas e reprodutíveis para avaliação de compostos e padronização de ensaios.
- Análises: Oferece medidas estatísticas da gordura hepática, volume da rede vascular e diâmetro da veia porta para comparação de condições.
- Pesquisa Translacional: Conecta achados pré-clínicos a desfechos clínicos ao alinhar biomarcadores de imagem com a progressão da doença.
- Reutilização Empresarial: Estabelece uma plataforma de imagem reutilizável para diversos programas de P&D focados em NAFLD.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista na validação de alvos para a DHGNA.
- Valor Operacional: Padroniza a avaliação não invasiva e longitudinal para garantir reprodutibilidade e escalabilidade.
- Valor Estratégico: Permite decisões mais assertivas de avanço ou interrupção de projetos e maior eficiência no uso de capital, fornecendo dados objetivos de estadiamento da doença.
- Impacto na Carteira: Apoia a priorização ajustada ao risco e o avanço de candidatos terapêuticos para a DHGNA.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em imagem de pequenos animais e modelagem de doenças hepáticas.
- Exige acesso a instrumentação de micro-TC e software avançado de análise de imagens.
- Necessita padronização entre equipes na seleção de regiões anatômicas e segmentação de ROI.
- A adaptação entre diferentes modelos pré-clínicos pode exigir otimização do protocolo.
- A precisão depende de direcionamento anatômico preciso e parâmetros de imagem consistentes.
Perguntas Frequentes sobre Biotecnologia Farmacêutica
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:06
Animal Preparation and Imaging Workflow
2:02
Evaluation of Hepatic Lipid Deposition/Steatosis
3:21
Functional Tissue Uptake/Lipid (Chylomicron) Transfer in the Liver
4:27
Architecture and Density of the Hepatic Vascular Network
5:32
Hepatic Relative Blood Volume
6:33
Results: Average Contrast Values and the Micro‐CT Imaging in Mice with NAFLD and Healthy Controls
7:50
Conclusion
