Non-invaziv Aktive Edilebilir Floresan Görüntüleme Ajanını Kullanan İnflamatuvar MMP Aktivitesinin Flüoresan Optik Görüntülemesi
May 8th, 2017
Bu yazıda, iltihaplanmanın iki farklı deneysel modelindeki temel matris metalloproteinazların in vivo aktivitesini görselleştirmek için aktive edilebilir bir optik görüntüleme probu kullanılarak floresan görüntülemenin uygulanmasını açıklanmaktadır.
Bu prosedürün genel amacı, deneysel inflamasyon modellerinde anahtar matris metaloproteazların veya MMP'lerin in vivo aktivitesini değerlendirmek için aktive edilebilir bir probu görselleştirmek için optik görüntüleme kullanmaktır. Bu yöntem, enflamatuar hastalıklarda altta yatan biyolojik mekanizma ile ilgili temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajları hızlı, ucuz ve öğrenmesi kolay olmasıdır.
Ayrıca, farklı biyolojik süreçleri hedeflemek için çok çeşitli problar mevcuttur. Romatoid artrit indüksiyonu için, önce her hayvanın tüm ayak bileği çaplarını ölçmek için bir mikrometre kullanın. Daha sonra, ilk fareyi kuyruğundan nazikçe kaldırın ve intraperitoneal olarak glikoz altı fosfat izomeraz veya GPI'ye karşı antikorlar içeren 200 mikrolitre seyreltilmiş KBN fare serumu enjekte edin.
Daha sonra hayvanı kafesine geri koyun ve altıncı güne kadar her gün ayak bileği şişmesini ölçün. Temas aşırı duyarlılığı duyarlılığı için, anestezi uygulanmış bir farenin karnının iki ila iki santimetrelik bir alanını dikkatlice tıraş etmek için küçük bir hayvan kılı düzeltici kullanın ve açıkta kalan cilde 80 mikrolitre taze hazırlanmış% 5 TNCB çözeltisi uygulamak için 100 mikrolitrelik bir pipet kullanın. İşlem sırasında herhangi bir noktada cildi yaralamaktan kaçınmak çok önemlidir, çünkü bu, hayvan içinde spesifik olmayan floresan sinyallerine yol açabilir ve çalışmanın sonuçlarını etkileyebilir.
İyileşme aşamasında düşük vücut sıcaklıklarından kaçınarak hayvanı nazikçe kafesine geri koyun. Altı gün sonra, sağ kulağın her iki tarafına 20 mikrolitre% 1 TNCB çözeltisi uygulamak için bir pipet kullanın, ardından 10 güne kadar her iki günde bir 100 mikrolitre% 1 TNCB uygulayın ve kulak kalınlığının günlük ölçümü yapın. İn vivo MMP aktivitesini ölçmek için, önce aktive edilebilir optik görüntüleme boyasını nazikçe girdaplayın ve fare başına iki nanomolar boya ile 0.5 mililitrelik bir insülin şırıngası yükleyin.
Ardından, başka bir şırıngayı bir polietilen katetere bağlı 30 gauge iğne ile donatın ve ilk farenin kuyruğunu ılık suya yerleştirin. Damarlar genişlediğinde, kateteri iğnenin kesik kenarı kuyruğun distal tarafında 20 derecelik bir açıyla genişlemiş bir kuyruk damarına yerleştirin ve kateterin doğru yerleştirilmesini test etmek için şırıngayı yeniden askıya alın. Kateter uygun şekilde yerleştirilmişse, şırıngayı değiştirin ve probun iki nanomolarını enjekte edin.
Daha sonra optik görüntüleme probu şırıngasını% 0.9 salin çözeltisi içeren bir şırınga ile değiştirin ve polietilen tüpün ölü hacmini tamamen temizlemek için kuyruk damarına 25 mikrolitre salin enjekte edin. Ardından, optik görüntüleme tarayıcısının görüntüleme tarayıcı kutusunu 37 santigrat dereceye ayarlayın ve görüş alanının ortasındaki tarayıcı kutusuna en fazla beş fare yerleştirin. Enjeksiyondan 24 saat sonra, görüntüleme yazılımını açın ve sistemi sıfırlayın, böylece CCD kameranın çalışma sıcaklığına soğumasını bekleyin.
Sistem hazır olduğunda, görüntüleme probunun floresansına göre uygun dalga boylarını ve görüntüleme parametrelerini ayarlayın. In vivo görüntüleme sistemi edinme kontrol paneli açılacaktır. Ardından, ölçümü başlatmak için sıra al'a tıklayın.
Alınan görüntüleri kaydetmek için, istediğiniz kaydetme konumunu seçin. Ek olarak, görüntü etiketlerini düzenle penceresine daha fazla bilgi eklenebilir. Burada, romatoid artrit farelerinin ön pençelerinde ve ayak bileklerinde, hastalık indüksiyonundan sonraki altıncı günde, kontrol hayvanlarında gözlenen minimal sinyale kıyasla, açıkça geliştirilmiş floresan sinyalimiz gözlemlenebilir.
Deney ve kontrol hayvanlarının organlarındaki MMP aktivitesinin biyo-dağılım analizi, sadece romatoid artrit farelerinin eklemlerinde ayak bileklerinde ve ön pençelerde güçlü bir şekilde geliştirilmiş bir sinyal göstermektedir. İlginç bir şekilde, romatoid artrit farelerinin her iki böbreğinde de gelişmiş bir MMP sinyali gözlenirken, karaciğer ve bağırsaklar romatoid artrit durumlarından bağımsız olarak sağlam bir MMP sinyali gösterir. Sağ kulağa beş TNCB zorluğunun neden olduğu kronik bir temas aşırı duyarlılık reaksiyonu sırasında, sağ iltihaplı kulakta sol, sağlıklı kontrol kulağına kıyasla oldukça artmış bir MMP aktivitesi sergilenir.
Artritik ve sağlıklı ayak bileklerinin veya pençelerin sinyal yoğunluğunun yarı kantitatif analizi, sağlıklı hayvanlarınkine kıyasla ön pençelerde tespit edilen üç kat daha yüksek MMP sinyal yoğunluğu ile artritik ayak bileklerinde yedi kat artmış MMP sinyal yoğunluğunu göstermektedir. Akut ve kronik kontakt aşırı duyarlılık reaksiyonu kulakları, beşinci zorluk boyunca yüksek kalan tek bir zorluktan sonra bile önemli ölçüde artmış bir MMP sinyali sergiler. Bu yöntem, farklı deney hayvanı modellerinde kolayca uygulanabilir ve altta yatan biyolojik süreçlerin ve tedavilerin in vivo olarak uzun süreli takibine olanak tanır.
Bu prosedürü denerken, her optik görüntüleme probunun farklı bir enjeksiyon prosedürü ve alım süresi olduğunu hatırlamak önemlidir. Bu nedenle, her yeni floresan boya ve optik görüntüleme probu için boylamsal çalışmalar tamamlanmalıdır. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik, uygun şekilde uygulanırsa, 10 dakikadan daha kısa sürede beş hayvana kadar tamamlanabilir.
Bu yöntem, inflamasyonun in vivo mekanizmaları hakkında bilgi sağlayabilir, ancak kanser veya nörodejenerasyon gibi diğer hastalıkları araştırmak için de uygulanabilir. Bu videoyu izledikten sonra, enflamatuar hastalık modellerinde aktive edilebilir bir görüntüleme probu ile in vivo optik görüntülemenin nasıl kullanılacağını iyi anlamış olmalısınız.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Genel Bakış
Bu makale, iki farklı inflamasyon deney modelinde önemli matriks metaloproteinazların in vivo aktivitesini görselleştirmek için aktivable optik görüntüleme sondası kullanan floresan görüntülemenin uygulamasını açıklamaktadır. Bu yöntem, inflamatuar hastalıklardaki altta yatan biyolojik mekanizmalar hakkında önemli sorulara cevap vermeye yardımcı olabilir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- Biyoloji
- Görüntüleme Teknikleri
Arka Plan
- Matriks metaloproteinazlar (MMP'ler) inflamasyonda kritik bir rol oynar.
- MMP aktivitesini anlamak, inflamatuar hastalıklar hakkında bilgi sağlayabilir.
- Floresan görüntüleme teknikleri gerçek zamanlı gözlem için değerlidir.
- Aktivatable sondalar biyolojik sistemlerde görüntülemenin özgüllüğünü artırır.
Çalışmanın Amacı
- Enflamasyon modellerinde MMP'lerin in vivo aktivitesini görselleştirmek.
- Optik görüntüleme tekniklerinin etkinliğini değerlendirmek.
- İnflamatuar tepkilerin altta yatan biyolojik mekanizmalarını araştırmak.
Kullanılan Yöntemler
- Aktivatable optik görüntüleme sondalarının kullanımı.
- Enflamasyon deney modelleri.
- Görselleştirme için floresan görüntüleme teknikleri.
- In vivo MMP aktivitesinin değerlendirilmesi.
Ana Sonuçlar
- Canlı modellerde MMP aktivitesinin başarılı bir şekilde görselleştirilmesi.
- Floresan sondaların kullanımının uygulanabilirliğinin gösterilmesi.
- Enflamasyonun dinamikleri hakkında bilgiler sağlanması.
- Görüntüleme tekniğinin avantajlarının vurgulanması.
Sonuçlar
- Yöntem hızlı, uygun maliyetli ve öğrenmesi kolaydır.
- Farklı biyolojik süreçler için çeşitli sondalar mevcuttur.
- Bu yaklaşım inflamatuar hastalıkların anlaşılmasına katkıda bulunabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Non-invasive in vivo fluorescence optical imaging of MMP activity enables real-time visualization of protease-driven tissue remodeling in inflammatory disease models. This approach supports target validation by linking MMP activity to disease progression in rheumatoid arthritis and contact hypersensitivity models. The method provides quantitative, longitudinal readouts that aid in mechanistic de-risking and predictive confidence for anti-inflammatory therapeutic candidates.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by visualizing MMP activity as a functional readout of inflammatory pathway activation.
- Operational Value: Enables biological de-risking through direct, non-invasive measurement of target engagement in live animals.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by correlating MMP signal intensity with disease severity across models.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream screening by establishing baseline MMP activity in disease vs. control states.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible fluorescence outputs suitable for assay optimization and compound screening.
- Scalability: Facilitates platform reuse across inflammation models with minimal revalidation due to consistent probe behavior.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with translational biomarker strategies by detecting MMP activity in target tissues such as joints and inflamed ears.
- Operational Value: Ensures continuity from discovery through preclinical validation via longitudinal tracking of MMP dynamics.
- Risk Mitigation: Informs risk-adjusted advancement decisions by quantifying target modulation in response to therapeutic intervention.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from early target validation through preclinical efficacy testing, particularly for inflammation-focused programs.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by imaging MMP activation in response to pro-inflammatory stimuli.
- Screening: Enables assay readiness through quantitative, reproducible signal detection in diseased tissues.
- Analytics: Provides semi-quantitative intensity measurements that allow cross-group comparison and therapeutic effect assessment.
- Translational Research: Connects to preclinical validation by demonstrating MMP activity in disease-relevant tissues over time.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable imaging capability across multiple inflammatory disease models and probe sets.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in MMP-driven disease models.
- Operational Value: Offers standardization, reproducibility, and ease of implementation across diverse animal models.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions through objective, imaging-based target validation.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization by linking MMP inhibition to phenotypic outcomes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in fluorescent probe handling and intravenous injection techniques.
- Depends on access to a calibrated in vivo imaging system with NIR capabilities.
- Necessitates standardization of imaging parameters and probe dosing across study groups.
- Involves adaptation considerations for different disease models and anatomical sites of interest.
- Includes practical limitations such as probe uptake time and signal variability requiring longitudinal validation per dye.
