Правильное позиционирование и сдержанность крыса задние конечности для целенаправленного высоким разрешением изображений кости с помощью микро архитектуры в естественных условиях Микро Компьютерная томография
22 ноября 2017 г.
Этот документ дает пользователям в vivo сканеров Микро Компьютерная томография (µCT) как анестезировать, правильно позиционировать и сдерживать задние конечности крыса минимальные движения во время с высоким разрешением изображений большеберцовой кости. Результатом является высокое качество изображения, которые могут быть обработаны для точного количественного определения кости микро архитектуры.
Общая цель этой процедуры заключается в правильном позиционировании и фиксации задней конечности крысы для получения сфокусированных изображений микроархитектуры кости проксимального отдела большеберцовой кости и дистального отдела бедренной кости с высоким разрешением с помощью микрокомпьютерной томографии In Vivo. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы о получении изображений in vivo с помощью микрокомпьютерной томографии и дает рекомендации по правильному положению и удержанию задней конечности. Основное преимущество этой процедуры заключается в том, что можно получить высокосогласованные изображения, а затем использовать их для количественной оценки изменений микроархитектуры костей, которые происходят во время продольных исследований.
Поместите крысу в лежачем положении на кровать сканера из углеродного волокна. После подтверждения соответствующего уровня седативного эффекта отсутствием реакции на защемление пальца ноги нанесите офтальмологическую смазку на глаза животного. Зафиксируйте ногу в податливой поролоновой трубке с пальцами, выходящими из одного конца, и нанесите стоматологический воск, чтобы плотно удерживать ногу внутри пены, следя за тем, чтобы пена не распространялась на интересующую область.
Плотно заклейте трубку скотчем и вставьте пену в трубку. Убедитесь в плотном прилегании пенопласта к трубке и вставьте трубку в ложе рентгеновского сканера. Вытяните заднюю конечность до тех пор, пока нога не станет напряженной.
Подтверждение отсутствия перерастяжения путем пальпации положения коленного сустава и подтягивания противоположной задней конечности и хвоста к туловищу. Вытягивание задней конечности в сторону от туловища до тех пор, пока нога не будет напряжена, гарантирует, что рентгеновский луч пройдет через все области кости по максимально похожей схеме. Далее промокните клейкой стороной несколько кусков малярного скотча и с помощью модифицированной ленты закрепите невытянутую заднюю конечность и хвост, чтобы они оставались вне поля зрения сканирования.
Затем закрепите бедра, плечи, голову и носовой конус на сканирующей кровати. Заверните животное в ветеринарную пленку, чтобы ограничить потерю тепла и визуализировать животное с помощью микрокомпьютерной томографии с использованием соответствующих экспериментальных параметров в соответствии со стандартными протоколами. Когда все снимки будут получены, дайте животному восстановиться в индивидуальной частично отапливаемой клетке с контролем до полного лежания.
Правильное положение задней конечности крысы включает в себя полное выпрямление ноги и удержание всей стопы и лодыжки в пене, что приводит к получению изображения достаточного качества для анализа трабекулярной и кортикальной микроархитектуры. Недостаточное размещение и фиксация задней конечности может привести к получению изображений с артефактами движения, в то время как хвост, который не полностью удален из поля зрения сканирования, будет мешать затуханию рентгеновского излучения сканируемыми образцами и изменять измерения минеральной плотности костного мозга и тканей. Одолев эту процедуру, ее можно правильно выполнить уже через 5-10 минут.
При выполнении этой процедуры важно всегда помнить о частоте дыхания, уровне седативного эффекта и степени радиационного облучения крысы. Эта процедура может быть изменена и использована для оценки других участков скелета, таких как дистальный отдел бедренной кости и поясничные позвонки. Более того, эту процедуру можно модифицировать и использовать для других видов грызунов, таких как мыши.
После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как правильно расположить и удерживать заднюю конечность крысы для фокусировки и последовательной визуализации микроархитектуры кости проксимального отдела большеберцовой кости с высоким разрешением.
Обзор
В данной статье представлен подробный протокол анестезии, позиционирования и фиксации задней конечности крысы для получения изображений микроархитектуры кости с высоким разрешением с помощью микрокомпьютерной томографии (µCT) in vivo. Правильное выполнение этого метода обеспечивает получение высококачественных изображений, подходящих для количественной оценки изменений в структуре кости.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Визуализация костной ткани
- Микрокомпьютерная томография
Теоретическая часть
- Методы визуализации in vivo имеют решающее значение для изучения микроархитектоники костной ткани.
- Точное позиционирование и фиксация субъекта необходимы для получения высококачественных изображений.
- Данный метод может быть адаптирован для различных участков скелета и разных видов грызунов.
- Артефакты движения могут существенно повлиять на качество изображений и точность данных.
Цель исследования
- Предоставить стандартизированный протокол визуализации микроархитектуры кости крысы.
- Минимизировать движение во время визуализации для повышения качества данных.
- Обеспечить возможность проведения лонгитюдных исследований изменений костной ткани.
Используемые методы
- Расположение крысы в положении на спине на столе сканера.
- Использование офтальмологической смазки и поролоновых трубок для фиксации лап.
- Фиксация задних конечностей и хвоста для предотвращения помех во время визуализации.
- Мониторинг состояния животного на протяжении всей процедуры.
Основные результаты
- Были получены высококачественные изображения проксимального отдела большеберцовой кости и дистального отдела бедренной кости.
- При правильном позиционировании конечности были достигнуты стабильные результаты визуализации.
- Снижение количества артефактов движения позволило улучшить количественную оценку микроархитектоники кости.
- Процедура может быть эффективно выполнена за 5-10 минут.
Выводы
- Правильное положение конечности имеет решающее значение для получения качественных результатов визуализации.
- Данный протокол может быть адаптирован для различных отделов скелета и видов грызунов.
- Особое внимание к благополучию животного во время процедуры является обязательным.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
В доклинических исследованиях костной ткани стабильная визуализация in vivo имеет решающее значение для лонгитюдной оценки влияния терапевтических вмешательств на целостность скелета. Правильное позиционирование и фиксация задней конечности крысы обеспечивают воспроизводимое качество изображений микро-КТ, что снижает вариабельность измерений трабекулярной и кортикальной костной ткани в разные временные точки. Такая методологическая строгость позволяет надежно количественно оценивать изменения микроархитектоники кости, что напрямую влияет на принятие решений о целесообразности дальнейшей разработки (go/no-go) при оценке кандидатов в остеоанаболические или антирезорбтивные препараты на ранних стадиях.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишеней
- Научная ценность: позволяет исследовать скелетные фенотипы, предоставляя согласованные исходные и лонгитюдные данные о микроархитектуре кости для исследований по валидации мишеней.
- Практическая ценность: снижает межиндивидуальную вариабельность за счет многократной визуализации одного и того же животного, что позволяет уменьшить размер когорт, необходимых для обеспечения статистической значимости в доклинических исследованиях эффективности.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: позволяет получать количественные данные высокого разрешения (например, толщину трабекул, объемную долю костной ткани), подходящие для стандартизации анализа в каскадах скрининга, направленных на изучение костной ткани.
- Практическая ценность: устанавливает воспроизводимый рабочий процесс подготовки образцов, который минимизирует артефакты движения, повышая надежность и пропускную способность анализа при фенотипическом скрининге на основе визуализации.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Поддерживает моделирование систем, имеющих значение для изучения заболеваний, обеспечивая точное отслеживание структурных изменений костной ткани в ответ на фармакологические или генетические манипуляции с течением времени.
- Практическая ценность: Способствует трансляционной преемственности, предоставляя биомаркеры на основе визуализации, которые связывают результаты фундаментальных исследований с доклиническими оценками безопасности и эффективности.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный протокол позиционирования задних конечностей интегрируется в процесс разработки препаратов, обеспечивая получение надежных результатов визуализации, которые служат основой для валидации мишеней, оптимизации соединений-лидеров и принятия решений о переходе к доклиническим исследованиям при разработке терапевтических средств, направленных на костную ткань.
- Открытие биологических механизмов: способствует проверке гипотез, обеспечивая стабильную визуализацию изменений микроархитектуры костной ткани после модуляции мишени.
- Скрининг: предоставляет готовые к анализу количественные данные визуализации, позволяющие сравнивать воздействие соединений на параметры скелета.
- Аналитика: обеспечивает стандартизированные воспроизводимые измерения (например, минеральная плотность кости, количество трабекул), необходимые для статистического анализа и сопоставимости различных исследований.
- Трансляционные исследования: позволяет проводить лонгитюдный мониторинг реакций скелета, поддерживая принятие обоснованных решений о продвижении разработки на основе механистических и фенотипических данных.
- Корпоративное повторное использование: представляет собой стандартизированный адаптивный метод подготовки к визуализации, применимый к различным видам грызунов и участкам скелета, что способствует повторному использованию платформы в программах исследований костной ткани.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает достоверность прогнозов при оценке фенотипа скелета за счет минимизации технической вариабельности и артефактов движения в лонгитюдных исследованиях с применением методов визуализации.
- Операционная ценность: Повышает воспроизводимость и масштабируемость благодаря быстрому (5–10 минут), четко определенному методу фиксации, который сокращает количество используемых животных и частоту повторных процедур визуализации.
- Стратегическая ценность: Оптимизирует процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки за счет получения надежных данных о микроархитектонике кости, что снижает риски при продвижении кандидатов, влияющих на гомеостаз костной ткани.
- Влияние на портфель: Обеспечивает приоритезацию соединений, модулирующих костную ткань, на основе оценки рисков благодаря согласованным, количественным конечным точкам визуализации, которые позволяют объективно ранжировать эффективность.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области анестезии и мониторинга грызунов для обеспечения адекватной седации без нарушения физиологических параметров.
- Зависит от наличия систем микро-КТ для исследований in vivo и совместимых сканирующих столов из углеродного волокна для оптимального получения изображений.
- Необходима стандартизация между исследовательскими группами процессов подготовки пенопластовых трубок, нанесения стоматологического воска и методов вытягивания конечностей для обеспечения согласованности результатов между операторами.
- При регулировании уровней седации для различных линий и размеров тела необходимо учитывать индивидуальные различия в метаболизме изофлурана у животных.
- Метод ограничен внешними участками скелета, доступными при вытягивании задних конечностей; не подходит для визуализации осевого или краниального отделов без адаптации протокола.
