Floresan-aracılı tomografi algılama ve fare bağırsak iltihabı makrofaj ile ilgili miktar
15 Aralık 2017
Hedef özgü probları protein ifade çeşitli hastalık (Örneğin, iltihap, enfeksiyon ve tumorigenesis) gibi moleküler mekanizmaları analiz etmek için yenilikçi bir araç temsil eder. Bu çalışmada, bağırsak makrofaj infiltrasyonu F4/80 özel tomografi Floresans aracılı kullanarak kolit, fare modeli üç boyutlu bir nicel tomografik değerlendirilmesi açıklar.
Bu hedefe özgü in vivo görüntüleme yaklaşımının genel amacı, inflamatuar barsak hastalığında hastalık aktivitesinin moleküler belirteçlerini görselleştirmektir. Bu yöntem, inflamatuar barsak hastalığı alanındaki temel soruların yanıtlanmasına ve deneysel terapötiklerin veya spesifik hücresel olayların inflamasyon üzerindeki etkisi hakkında ilgili terapötik araştırmalara yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, hastalık aktivitesinin uzunlamasına ve noninvaziv olarak izlenebilmesidir.
Bu yöntem enflamatuar bozukluklar hakkında fikir verebilse de, kanser veya bağışıklıkla ilgili hastalıklar gibi diğer hastalıkları incelemek için de uygulanabilir. Koliti indüklemek için, deneysel farelerin içme kaynağını, 100 mililitre otoklavlanmış içme suyunda çözülmüş iki gram dekstran sodyum sülfat veya DSS ile doldurun ve günde fare başına beş mililitre su tahmin edin. Taramadan 24 saat önce, ilgilenilen antikor kokteylini ışıktan korunan steril bir şırıngaya yükleyin ve antikorları deney hayvanlarının kuyruk damarlarına intravenöz olarak enjekte edin.
Deney günü, ışık yansımasını ve emilimini en aza indirmek için deney hayvanlarının karın bölgesindeki kürkü tıraş etmek için elektrikli bir tıraş bıçağı kullanın. Tanımlanmış kalınlık ve absorpsiyon özelliklerine sahip dokuyu taklit eden bir fantom kullanarak, fantomu ilgilenilen antikor çözeltisinin belirli bir hacmi ile doldurun ve FMT cihazındaki floresansı ölçün. Ardından, veteriner floresan aracılı tomografide veya küçük hayvanlar için FMT cihazında, Yeni Çalışma'ya tıklayın ve görüntüleme parametreleri ve dozları da dahil olmak üzere ilgili izleyicileri çalışma açıklamasına dahil edin.
Deney tasarımına göre çalışma grupları oluşturun, her grubu uygun sayıda hayvanla donatın. Sistem izleyici yapıları için kalibre edildiğinde, ilk anestezi uygulanmış fareyi sırtüstü pozisyonda 42 santigrat derece ısıtılabilir bir muayene kasetine yerleştirin. Kaseti görüntüleme sistemine yerleştirin ve ilgili çalışma grubundan uygun örneği seçin.
İzleyici konsantrasyonunun değerlerinin doğru bir şekilde hesaplandığından emin olmak için uygulanan izleyiciyi seçin ve tarama için uygun dalga boyunda floresan yansıtma görüntüsünü elde edin. Tarama alanının ana hatlarını çizmek için Görüntü Al'a tıklayın ve tarama alanının floresan yansıtma görüntüsünde bir kaplama olarak göründüğünü onaylayın. Tarama alanını, ilgili bölgeyi çevreleyene kadar ayarlayın, hatadan veya kalan kürk alanlarından kaçınmaya dikkat edin.
Görüntü hedefine bağlı olarak, tarama alanındaki görüntü veri noktalarının sayısını ayarlamak için bir tarama alanı çözünürlüğü seçin. Ardından, seçilen dalga boyunda görüntü alımına başlamak için Tara'ya tıklayın. Taramanın sonunda, hayvanın kafesine dönmeden önce izleme ile tamamen iyileşmesini sağlamak için hayvanı kasetten çıkarın.
FMT daha sonra deneysel olarak uygun olduğu şekilde çeşitli zaman noktalarında tekrarlanabilir. Elde edilen görüntüleri analiz etmek için uygun görüntüleme analiz yazılımını açın ve ilk tarama için ham verileri seçin. Yeniden yapılandırma aracını kullanarak, floresan dağılımının 3B haritalarını oluşturun.
Tüm taramalar uygun yeniden yapılandırma veri kümesine eklendiğinde, ilgilenilen ilk veri kümesini açın. Seçilen bireysel deney hayvanı için gerçekleştirilen tüm taramalar gösterilecektir. Uygun taramayı seçin ve Yükle'ye tıklayın.
İzleyici dağılımının bir 3D rekonstrüksiyonu, başlangıçta elde edilen floresan yansıtma görüntüsünün bir kaplaması olarak görünecektir. Ardından, yeniden yapılandırılmış 3B haritalarda belirsiz etiket birikimi odaklarını belirleyin ve ilgilenilen bölgeyi seçmek için ölçüm aracını kullanın. Yazılım daha sonra ilgilenilen bölge için bir floresan yoğunluğunun yanı sıra taramanın kalibre edildiği izleyicinin pikomolar miktar ölçümlerini üretecektir.
Bu deneyde, aktive edilmiş makrofajları doğrudan görselleştirmek için murin F4/80'e karşı floresan konjuge bir antikor kullanıldı. Kolitik farelerin kolonlarında kolitik olmayan kontrol hayvanlarına kıyasla floresan aracılı tomografi ile önemli ölçüde yüksek bir floresan izleyici birikimi ölçüldü, bu da kolitik hayvanlarda monosit infiltrasyonunda ve aktif makrofajlara farklılaşmada bir artış olduğunu gösterdi. Tersine, spesifik olmayan bir floresan konjuge IgG antikorunun uygulanması, kolitik veya kolitik olmayan kontrol grubunda karın veya bağırsakta saptanabilir bir floresan tepkisi vermedi ve bu da F4 / 80 antikorunun prob-hedef etkileşiminin özgüllüğünü gösterdi.
Ekilen kolonlarda F4/80 yönelimli izleyici birikiminin ex vivo ölçümleri, in vivo olarak tespit edilen F4/80 izleyici sinyal birikiminin kolonik kökenini daha da doğrular. Gerçekten de, hesaplanan bağlı antikor miktarları, histolojik olarak belirlenmiş sızan makrofaj sayıları ile iyi bir şekilde ilişkilidir ve bu da spesifik izleyicilerle in vivo görüntülemenin lokal hastalık aktivitesinin göstergesi olabileceğini doğrular. Bir kez ustalaştıktan sonra, düzgün bir şekilde gerçekleştirilirse bu birkaç dakika içinde gerçekleştirilebilir ve analiz edilebilir.
Spesifik antikor bazlı izleyicilerin üretimi de dahil olmak üzere hazırlık adımları tipik olarak iki ila üç gün sürer. Bunun gibi deneysel bir prosedür planlarken, hem antikor hem de hayvan hastalığı modeli için uygun ve güvenilir kontrollerin dahil edilmesi önemlidir. Bu prosedürü takiben, ek soruları yanıtlamak ve verileri doğrulamak ve ölçmek için kolonoskopi veya akış sitometrisi gibi diğer yöntemler uygulanabilir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, inflamatuar bağırsak hastalığında hastalık aktivitesinin moleküler belirleyicilerini görselleştirmek için hedefe özgü bir in vivo görüntüleme yaklaşımını sunmaktadır. Nicel üç boyutlu tomografik değerlendirme kullanarak, araştırma kolit olan bir fare modelinde bağırsak makrofaj infiltrasyonuna odaklanmaktadır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- Immünoloji
- Inflamatuar Bağırsak Hastalığı
Arka Plan
- Hedefe özgü problar, moleküler mekanizmaları analiz etmek için yenilikçi araçlardır.
- Çeşitli hastalıklarda protein ekspresyonunu incelemek için kullanılabilirler.
- Bu yöntem, hastalık aktivitesinin uzunlamasına ve invaziv olmayan izlenmesini sağlar.
- Bu yöntem, inflamatuar bozukluklar, kanser ve bağışıklıkla ilgili hastalıklar için uygulanabilir.
Çalışmanın Amacı
- Inflamatuar bağırsak hastalığında hastalık aktivitesinin moleküler belirleyicilerini görselleştirmek.
- İnflamasyonla ilgili tedavi araştırmasındaki temel soruları ele almak.
- Deneysel tedavilerin inflamasyon üzerindeki etkisini değerlendirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Dekstran sodyum sülfat (DSS) kullanılarak kolit indüksiyonu.
- Deneysel farelere intravenöz olarak antikor kokteyli uygulaması.
- Makrofaj infiltrasyonunu görselleştirmek için floresan-aracılı tomografi.
- Hastalık aktivitesinin in vivo uzunlamasına izlenmesi.
Ana Sonuçlar
- Bağırsak makrofaj infiltrasyonunun başarılı bir şekilde görselleştirilmesi.
- Hastalık aktivitesinin invaziv olmayan bir şekilde izlenebilmesinin gösterilmesi.
- Kolitte inflamasyonun dinamikleri hakkında bilgiler sağlanması.
- Diğer hastalıkların çalışılması için potansiyel uygulamaların belirlenmesi.
Sonuçlar
- Hedefe özgü görüntüleme yaklaşımı, inflamatuar bağırsak hastalığının incelenmesi için etkilidir.
- Bu yöntem, hastalık mekanizmalarının ve terapötik etkilerin anlaşılmasına katkı sağlayabilir.
- Gelecekteki araştırmalar, bu yöntemin uygulamasını diğer inflamatuar ve bağışıklıkla ilgili hastalıklara genişletebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Non-invasive longitudinal imaging of macrophage infiltration enables early detection of inflammatory responses in preclinical models, reducing reliance on terminal endpoints and supporting mechanistic de-risking of anti-inflammatory therapeutics. Quantitative 3D fluorescence-mediated tomography provides predictive confidence in target engagement and disease-modifying effects, informing go/no-go decisions in IBD and immune-mediated disease programs. This approach enhances translational continuity by aligning in vivo imaging readouts with histopathological validation, improving portfolio triage and resource allocation in discovery pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by visualizing F4/80-positive macrophage accumulation as a functional readout of intestinal inflammation.
- Operational Value: Supports biological de-risking through specific probe-target interactions, demonstrated by lack of signal with non-specific IgG controls.
- Predictive Value: Correlates in vivo tracer accumulation with ex vivo antibody binding and histologic macrophage counts, strengthening target confidence for immunomodulator screening.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates standardized, quantitative 3D fluorescence maps and picomolar tracer measurements, enabling reproducible compound screening in colitis models.
- Scalability: Facilitates longitudinal monitoring across time points, reducing animal use and increasing statistical power in therapeutic efficacy studies.
- Platform Reuse: Compatible with downstream validation via colonoscopy or flow cytometry, supporting integrated workflows for target validation and biomarker alignment.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models intestinal inflammation through DSS-induced colitis, a widely used system for studying IBD pathogenesis and therapeutic response.
- Translational Continuity: Links non-invasive imaging to histologic endpoints, enabling risk-adjusted advancement decisions based on concordant in vivo and ex vivo data.
- Mechanistic De-risking: Tracks monocyte infiltration and macrophage differentiation dynamics, providing insight into cellular mechanisms of action for experimental therapeutics.
Pipeline & Workflow Integration
Fluorescence-mediated tomography fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for immune-modulating compounds in gastrointestinal inflammation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by quantifying macrophage infiltration as a pharmacodynamic readout of pathway modulation in colitis models.
- Screening: Delivers assay-ready, quantitative outputs (fluorescence intensity, tracer concentration) that enable comparison across treatment groups and time points.
- Analytics: Provides reconstructable 3D datasets and region-of-interest measurements that facilitate statistical analysis of treatment effects on immune cell localization.
- Translational Research: Connects in vivo imaging to ex vivo validation, strengthening biomarker alignment and preclinical continuity for IBD-targeted candidates.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable imaging capability applicable across immune cell tracking, stem cell studies, and oncology models beyond intestinal inflammation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity through specific, quantifiable imaging of macrophage activity.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization via calibrated tracer quantification and longitudinal intra-individual tracking.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early go/no-go decisions based on non-invasive disease activity monitoring, reducing late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization through concordant imaging and histologic data, refining advancement criteria in immunomodulator pipelines.
Implementation Considerations
- Requires expertise in fluorescence imaging, tracer preparation, and small animal handling for intravenous injection and anesthesia protocols.
- Dependent on access to a small animal fluorescence-mediated tomography system with appropriate wavelength selection and reconstruction software.
- Necessitates cross-team standardization of imaging protocols, tracer dosing, and region-of-interest analysis for consistent data interpretation.
- Involves adaptation considerations across model systems, including fur removal and abdominal imaging optimization to minimize signal interference.
- Includes practical limitations such as the 2–3 day tracer preparation timeline and the need for appropriate isotype and disease controls to ensure specificity.
