الأسفار بوساطة التصوير المقطعي للكشف والتحديد الكمي لالتهاب الأمعاء مورين المتصلة بلعم
ديسمبر 15, 2017
تحقيقات محددة الهدف تمثل أداة مبتكرة لتحليل الآليات الجزيئية، مثل تعبير البروتين في أنواع مختلفة من الأمراض (مثل التهاب وعدوى توموريجينيسيس). في هذه الدراسة، يصف لنا إجراء تقييم كمي تمجربهك ثلاثي الأبعاد لتسلل بلعم المعوية في نموذج مورين من التهاب القولون باستخدام التصوير المقطعي الأسفار بوساطة خاصة-F4/80.
العام من هذا النهج التصويري في الجسم الحي الخاص بالهدف هو تصور العلامات الجزيئية لنشاط المرض في مرض التهاب الأمعاء. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال مرض التهاب الأمعاء ، والأبحاث العلاجية ذات الصلة حول تأثير العلاجات التجريبية أو الأحداث الخلوية المحددة على الالتهاب. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن مراقبة نشاط المرض طوليا وغير جراحي.
على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة للاضطرابات الالتهابية ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا لدراسة أمراض أخرى ، مثل السرطان أو الأمراض المرتبطة بالمناعة. للحث على التهاب القولون ، املأ إمدادات الشرب من الفئران التجريبية بجرامين من كبريتات الصوديوم ديكستران ، أو DSS ، المذابة في 100 مل من مياه الشرب المعقمة ، مع تقدير خمسة ملليلتر من الماء لكل فأر يوميا. قبل 24 ساعة من المسح ، قم بتحميل كوكتيل الأجسام المضادة ذات الأهمية في حقنة معقمة محمية من الضوء وحقن الأجسام المضادة عن طريق الوريد في أوردة الذيل لحيوانات التجارب.
في يوم التجربة ، استخدم ماكينة حلاقة كهربائية لحلاقة الفراء في منطقة البطن لحيوانات التجربة لتقليل انعكاس الضوء وامتصاصه. باستخدام شبح يحاكي الأنسجة بسمك محدد وخصائص امتصاص ، املأ الشبح بحجم معين من محلول الجسم المضاد محل الاهتمام وقم بقياس التألق على جهاز FMT. بعد ذلك ، على التصوير المقطعي البيطري بوساطة التألق ، أو جهاز FMT للحيوانات الصغيرة ، انقر فوق دراسة جديدة وقم بتضمين أدوات التتبع ذات الصلة في وصف الدراسة ، بما في ذلك معلمات التصوير وجرعاته.
إنشاء مجموعات دراسة وفقا للتصميم التجريبي ، وتجهيز كل مجموعة بالعدد المناسب من. عندما تتم معايرة النظام لتركيبات التتبع ، ضع أول فأر مخدر في وضع ضعيف في كاسيت فحص قابل للتسخين بدرجة حرارة 42 درجة مئوية. أدخل الكاسيت في نظام التصوير وحدد العينة المناسبة من لجنة الدراسة المقابلة.
حدد أداة التتبع التي تم إدارتها للتأكد من حساب قيم تركيز التتبع بشكل صحيح، والحصول على صورة انعكاس التألق بالطول الموجي المناسب للفحص. انقر فوق الحصول على صورة لتحديد حقل المسح والتأكد من ظهور حقل المسح الضوئي كتراكب على صورة انعكاس التألق. اضبط حقل المسح الضوئي حتى يحيط بالمنطقة محل الاهتمام ، مع الحرص على تجنب الخطأ أو مناطق الفراء المتبقية.
بناء على هدف الصورة، حدد دقة حقل مسح ضوئي لتعيين عدد نقاط بيانات الصورة داخل حقل المسح. ثم انقر فوق مسح ضوئي لبدء الحصول على الصورة بالطول الموجي المحدد. في نهاية الفحص ، قم بإزالة من الكاسيت للسماح للحيوان بالتعافي تماما مع المراقبة قبل العودة إلى قفصه.
يمكن بعد ذلك تكرار FMT في نقاط زمنية مختلفة حسب الاقتضاء تجريبيا. لتحليل الصور المكتسبة ، افتح برنامج تحليل التصوير المناسب وحدد البيانات الأولية للفحص الأول. باستخدام أداة إعادة البناء ، قم بإنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد لتوزيع التألق.
عند إضافة جميع عمليات المسح إلى مجموعة بيانات إعادة البناء المناسبة ، افتح مجموعة البيانات الأولى ذات الاهتمام. سيتم عرض جميع الفحوصات التي تم إجراؤها لحيوان التجربة الفردي المختار. حدد الفحص المناسب وانقر فوق تحميل.
ستظهر إعادة بناء ثلاثية الأبعاد لتوزيع التتبع كتراكب لصورة انعكاس التألق المكتسبة في البداية. بعد ذلك ، حدد بؤر تراكم الملصقات غير المحددة على الخرائط ثلاثية الأبعاد المعاد بناؤها واستخدم أداة القياس لتحديد منطقة الاهتمام. سيقوم البرنامج بعد ذلك بإنشاء شدة مضان للمنطقة ذات الاهتمام ، بالإضافة إلى قياسات كمية بيكومولر للمتتبع الذي تمت معايرة المسح الضوئي له.
في هذه التجربة ، تم استخدام جسم مضاد مترافق مضان ضد الفئران F4 / 80 لتصور البلاعم المنشطة مباشرة. تم قياس تراكم مرتفع بشكل ملحوظ لتتبع الفلورسنت بواسطة التصوير المقطعي بوساطة التألق في القولون من الفئران المصابة بالقولون مقارنة بحيوانات التحكم غير القولونية ، مما يشير إلى زيادة في تسلل الخلايا الوحيدة والتمايز إلى البلاعم النشطة في القولونية. على العكس من ذلك ، فإن تطبيق جسم مضاد IgG مترافق غير محدد غير محدد لم يحظر استجابة مضان يمكن اكتشافها في البطن أو الأمعاء في أي من المجموعة الضابطة القولونية أو غير القولونية ، مما يدل على خصوصية التفاعل بين المسبار والهدف للجسم المضاد F4 / 80.
تتحقق قياسات خارج الجسم الحي لتراكم التتبع الموجه F4 / 80 في القولون المزروع بشكل أكبر من الأصل القولوني لتراكم إشارة التتبع F4 / 80 المكتشف في الجسم الحي. في الواقع ، ترتبط الكميات المحسوبة من الأجسام المضادة المرتبطة ارتباطا جيدا بالأعداد المحددة نسيجيا من الضامة المتسللة ، مما يؤكد أن التصوير في الجسم الحي باستخدام متتبعات محددة يمكن أن يكون مؤشرا على نشاط المرض الموضعي. بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء ذلك وتحليله في غضون دقيقتين إذا تم إجراؤه بشكل صحيح.
عادةما تستغرق خطوات التحضير ، بما في ذلك إنتاج متتبعات محددة قائمة على الأجسام المضادة ، من يومين إلى ثلاثة أيام. عند التخطيط لإجراء تجريبي مثل هذا ، من المهم تضمين عناصر تحكم مناسبة وموثوقة ، لكل من الجسم المضاد ونموذج الأمراض الحيوانية. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق أخرى ، مثل تنظير القولون ، أو قياس التدفق الخلوي للإجابة على أسئلة إضافية والتحقق من صحة البيانات وتحديدها كميا.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة منهجاً للتصوير الحيوي الموجه نحو هدف محدد لتصور المؤشرات الجزيئية لنشاط المرض في داء الأمعاء الالتهابي. ومن خلال استخدام تقييم توموغرافي كمي ثلاثي الأبعاد، يركز البحث على ارتشاح البلاعم المعوية في نموذج فأري لالتهاب القولون.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- علم المناعة
- داء الأمعاء الالتهابي
خلفية علمية
- تُعد المجسات الموجهة نحو أهداف محددة أدوات مبتكرة لتحليل الآليات الجزيئية.
- ويمكن استخدامها لدراسة التعبير البروتيني في أمراض مختلفة.
- تسمح هذه الطريقة بالمراقبة الطولية وغير الغازية لنشاط المرض.
- ويمكن تطبيقها على الاضطرابات الالتهابية، والسرطان، والأمراض المرتبطة بالمناعة.
الغرض من الدراسة
- لتصور المؤشرات الجزيئية لنشاط المرض في حالات داء الأمعاء الالتهابي.
- لمعالجة الأسئلة الرئيسية في البحوث العلاجية المتعلقة بالالتهاب.
- لتقييم تأثير العلاجات التجريبية على الالتهاب.
الطرق المستخدمة
- تحفيز التهاب القولون باستخدام ديكستران كبريتات الصوديوم (DSS).
- إعطاء مزيج من الأجسام المضادة عن طريق الوريد للفئران التجريبية.
- التصوير المقطعي المعتمد على الفلورة لتصوير تسلل الخلايا البلعمية.
- المراقبة الطولية لنشاط المرض داخل الجسم الحي.
النتائج الرئيسية
- التصوير الناجح لارتشاح البلاعم المعوية.
- إثبات القدرة على مراقبة نشاط المرض بطريقة غير جراحية.
- تقديم رؤى حول ديناميكيات الالتهاب في التهاب القولون.
- تحديد التطبيقات المحتملة لدراسة أمراض أخرى.
الاستنتاجات
- يعد نهج التصوير المحدد للهدف فعالاً لدراسة مرض التهاب الأمعاء.
- يمكن لهذه الطريقة أن تعزز فهم آليات المرض والتأثيرات العلاجية.
- يمكن للأبحاث المستقبلية توسيع نطاق تطبيق هذا النهج ليشمل أمراضاً التهابية ومناعية أخرى.
الأسئلة الأكثر شيوعًا
الأهمية الصناعية التنفيذية
يتيح التصوير الطولي غير الباضع لارتشاح الخلايا البلعمية الكشف المبكر عن الاستجابات الالتهابية في النماذج قبل السريرية، مما يقلل من الاعتماد على النقاط النهائية النهائية ويدعم تقليل المخاطر الميكانيكية للعلاجات المضادة للالتهابات. يوفر التصوير المقطعي ثلاثي الأبعاد الكمي المعتمد على الفلورة ثقة تنبؤية في ارتباط الهدف والتأثيرات المعدلة للمرض، مما يوجه قرارات المتابعة أو الإيقاف في برامج أمراض الأمعاء الالتهابية (IBD) والأمراض المناعية. يعزز هذا النهج الاستمرارية الانتقالية من خلال مواءمة نتائج التصوير في الجسم الحي مع التحقق النسيجي المرضي، مما يحسن من عملية فرز المحفظة وتوزيع الموارد في مسارات الاكتشاف.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير للمستحضرات الدوائية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- القيمة العلمية: يتيح استقصاء الفرضيات العلاجية من خلال تصور تراكم البلاعم الإيجابية لـ F4/80 كقراءة وظيفية للالتهاب المعوي.
- القيمة التشغيلية: يدعم تقليل المخاطر البيولوجية من خلال تفاعلات محددة بين المسبار والهدف، وهو ما ثبت من خلال غياب الإشارة مع ضوابط IgG غير النوعية.
- القيمة التنبؤية: يربط بين تراكم الكاشف في الجسم الحي وارتباط الأجسام المضادة خارج الجسم الحي وتعداد البلاعم النسيجي، مما يعزز الثقة في الهدف لغرض فحص المعدلات المناعية.
الفحص وتطوير المقايسة
- جاهزية المقايسة: تولد خرائط فلورية ثلاثية الأبعاد كمية وموحدة وقياسات للمقتفيات بتركيز بيكومولار، مما يتيح فحص المركبات بشكل قابل للتكرار في نماذج التهاب القولون.
- القابلية للتوسع: تسهل المراقبة الطولية عبر نقاط زمنية مختلفة، مما يقلل من استخدام الحيوانات ويزيد من القوة الإحصائية في دراسات الفعالية العلاجية.
- إعادة استخدام المنصة: تتوافق مع التحقق اللاحق عبر تنظير القولون أو قياس التدفق الخلوي، مما يدعم سير العمل المتكامل للتحقق من الأهداف ومواءمة المؤشرات الحيوية.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- الأهمية المرضية: ينمذج الالتهاب المعوي من خلال التهاب القولون الناجم عن DSS، وهو نظام مستخدم على نطاق واسع لدراسة إمراضية IBD والاستجابة العلاجية.
- الاستمرارية الانتقالية: يربط التصوير غير الجراحي بنقاط النهاية النسيجية، مما يسمح باتخاذ قرارات تطوير معدلة حسب المخاطر بناءً على بيانات متوافقة في الجسم الحي (in vivo) وخارجه (ex vivo).
- تقليل المخاطر الميكانيكية: يتتبع ديناميكيات تسلل الخلايا الوحيدة وتمايز الخلايا البلعمية، مما يوفر رؤية حول آليات العمل الخلوية للعلاجات التجريبية.
تكامل خطوط المعالجة وسير العمل
يتناسب التصوير المقطعي المعتمد على الفلورة ضمن تسلسل الاكتشاف بدءاً من التحقق من الهدف وصولاً إلى تحديد المركبات الواعدة ثم اختبار الفعالية قبل السريرية، لا سيما بالنسبة للمركبات المعدلة للمناعة في حالات التهاب الجهاز الهضمي.
- بيولوجيا الاكتشاف: تدعم اختبار الفرضيات من خلال قياس كمية تسلل الخلايا البلعمية كقراءة للديناميكا الدوائية لتعديل المسارات في نماذج التهاب القولون.
- الفحص: توفر مخرجات كمية جاهزة للمقايسة (شدة الفلورسنت، تركيز المقتفي) تتيح المقارنة بين مجموعات العلاج والنقاط الزمنية المختلفة.
- التحليلات: توفر مجموعات بيانات ثلاثية الأبعاد قابلة لإعادة البناء وقياسات لمنطقة الاهتمام، مما يسهل التحليل الإحصائي لتأثيرات العلاج على تموضع الخلايا المناعية.
- الأبحاث الانتقالية: تربط التصوير الحي (in vivo) بالتحقق خارج الجسم (ex vivo)، مما يعزز مواءمة المؤشرات الحيوية والاستمرارية قبل السريرية للمرشحات التي تستهدف أمراض الأمعاء الالتهابية (IBD).
- إعادة الاستخدام المؤسسي: تمثل قدرة تصوير قابلة لإعادة الاستخدام وتطبيقها في تتبع الخلايا المناعية، ودراسات الخلايا الجذعية، ونماذج الأورام بما يتجاوز التهاب الأمعاء.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية في التحقق من الهدف من خلال تقليل الغموض الميكانيكي عبر تصوير محدد وقابل للقياس لنشاط الخلايا البلعمية.
- القيمة التشغيلية: تعزز إمكانية تكرار النتائج والتوحيد القياسي من خلال التحديد الكمي للمقتفيات المعايرة والتتبع الطولي داخل الفرد الواحد.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن كفاءة رأس المال من خلال تمكين اتخاذ قرارات مبكرة بالاستمرار أو التوقف بناءً على مراقبة غير جراحية لنشاط المرض، مما يقلل من المخاطر البيولوجية في المراحل المتأخرة.
- التأثير على المحفظة: تدعم تحديد الأولويات المعدلة حسب المخاطر من خلال التوافق بين بيانات التصوير والبيانات النسيجية، مما يؤدي إلى تحسين معايير التطوير في مسارات تطوير المعدلات المناعية.
اعتبارات التنفيذ
- تتطلب خبرة في التصوير الفلوري، وتحضير الكواشف التتبعية، والتعامل مع الحيوانات الصغيرة لتنفيذ بروتوكولات الحقن الوريدي والتخدير.
- تعتمد على توفر نظام التصوير المقطعي الفلوري للحيوانات الصغيرة مع إمكانية اختيار الأطوال الموجية المناسبة وبرمجيات إعادة بناء الصور.
- تستلزم توحيد بروتوكولات التصوير، وجرعات الكواشف التتبعية، وتحليل مناطق الاهتمام عبر الفرق البحثية لضمان اتساق تفسير البيانات.
- تتضمن اعتبارات التكييف عبر أنظمة النماذج المختلفة، بما في ذلك إزالة الفراء وتحسين التصوير البطني لتقليل تداخل الإشارات.
- تشتمل على قيود عملية مثل الجدول الزمني لتحضير الكواشف التتبعية الذي يستغرق 2–3 أيام، والحاجة إلى ضوابط مناسبة من حيث النمط المناعي (isotype) وعينات المرض لضمان النوعية.
