Quantification basée sur la décellularisation de l’infiltration graisseuse des muscles squelettiques
9 juin 2023
La présente étude décrit des méthodologies basées sur la décellularisation pour visualiser et quantifier le dépôt de tissu adipeux intramusculaire (IMAT) à travers le volume musculaire intact, ainsi que la quantification des mesures des adipocytes individuels qui composent l’IMAT.
Nous nous intéressons à la diaphonie entre le muscle qui se contracte et les adipocytes qui se forment entre les fibres musculaires dans les blessures et les maladies appelées tissu adipeux intramusculaire, ou IMAT. Le génie génétique dans les cellules de souris est un outil puissant pour disséquer mécaniquement la diaphonie des muscles adipeux. L’analyse de la signalisation via la transcriptomique et la protéomique permet d’identifier les médiateurs, puis l’administration de médicaments à base de biomatériaux peut intervenir dans ces voies.
L’un des principaux défis est d’isoler et de quantifier les adipocytes IMAT. En particulier dans les modèles de petits animaux, le signal IMAT est éliminé par l’analyse du muscle entier comme la transcriptomique ou la lipidomique, et la quantification de l’IMAT par imagerie non invasive souffre d’un lavage similaire, car la plupart des voxels contiennent un mélange de muscle et d’IMAT. Nous avons récemment utilisé cette technique décrite dans cet article pour démontrer que l’IMAT altère directement la contractilité musculaire.
Grâce à des mesures précises du dépôt d’IMAT, nous avons montré qu’il ne se contente pas de remplacer le matériau contractile, mais empêche une contraction du muscle maigre restant. Ce protocole permet de relever les défis liés à la quantification de l’IMAT. La norme actuelle pour mesurer l’IMAT chez les petits animaux est l’histologie en coupe unique, qui n’est pas une imagerie complète ou non invasive, qui est coûteuse et à faible résolution.
Nous pensons que cela a limité notre compréhension de la diaphonie musculaire IMAT. Cette technique fournit une méthode complète et peu coûteuse pour évaluer l’IMAT par visualisation qualitative et quantification multi-échelle. Nous espérons que la simplicité de cette technique encouragera davantage de chercheurs à mesurer l’IMAT dans leurs modèles animaux.
De plus, cette technique fournira un outil de plus grande précision aux chercheurs intéressés par l’IMAT pour découvrir des relations plus subtiles entre les adipocytes IMAT et d’autres cellules.
Aperçu
Cette étude porte sur la communication entre le muscle contracté et le tissu adipeux intermusculaire (IMAT), en particulier son rôle dans l'altération musculaire en cas de lésion ou de maladie. La recherche présente une méthodologie fondée sur la décellularisation permettant de visualiser et de quantifier le dépôt d'IMAT et d'évaluer les paramètres des adipocytes individuels.
Composantes clés de l'étude
Domaine de recherche
- Biologie musculaire
- Fonction des adipocytes
- Caractérisation de la MATI
Contexte
- Le tissu adipeux intramusculaire se forme entre les fibres musculaires en réponse à une lésion ou à une maladie.
- Les méthodes traditionnelles manquent de précision et de complétude.
- Comprendre la dynamique du tissu adipeux intramusculaire est essentiel pour élucider les interactions entre le muscle et le tissu adipeux.
Méthodes utilisées
- Techniques de décellularisation pour préparer les tissus musculaires.
- Modèles murins pour étudier les interactions entre le muscle et l'adiposité.
- Coloration par le rouge oléine (ORO) et analyse spectrophotométrique pour quantifier les paramètres adipeux.
Résultats principaux
- Mise au point d'une méthode permettant de visualiser et de quantifier précisément le tissu adipeux intramusculaire (IMAT).
- Mise en évidence du fait que l'IMAT affecte négativement la contractilité musculaire.
- Les techniques améliorées d'imagerie et de quantification facilitent une meilleure compréhension des relations entre le tissu musculaire et le tissu adipeux.
Conclusions
- Cette étude fournit un outil complet pour évaluer l'IMAT.
- Permet d'approfondir la compréhension des interactions entre muscle et tissu adipeux dans divers contextes biologiques.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
L'évaluation quantitative du tissu adipeux intermusculaire (IMAT) constitue un défi majeur dans la recherche sur les maladies musculaires, influant sur la validation des cibles et la réduction des risques mécanistiques en phase de découverte précoce. Le protocole fondé sur la décellularisation permet une quantification complète et reproductible de l'infiltration graisseuse dans le muscle squelettique, surmontant les limites de l'imagerie et de l'histologie dans les modèles animaux de petite taille. Cette capacité renforce la fiabilité prédictive des études sur la communication croisée entre muscle et tissu adipeux et oriente les décisions de portefeuille ajustées au risque pour les programmes relatifs aux maladies métaboliques et neuromusculaires.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet une quantification précise de l'IMAT pour l'interrogation fondée sur des hypothèses des voies de signalisation entre le muscle et l'adiposité.
- Prend en charge la validation fonctionnelle des cibles en associant la charge en IMAT à une altération de la contractilité musculaire.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques en distinguant les effets de l'IMAT des autres caractéristiques pathologiques.
- Améliore la fiabilité prédictive pour le tri précoce des actifs dans les filières de maladies musculaires et métaboliques.
Développement de criblages et de tests
- Offre un protocole normalisé pour la préparation et l'analyse de tissu musculaire intact en vue de l'évaluer pour l'infiltration graisseuse.
- Fournit des résultats quantitatifs reproductibles, adaptés au développement d'essais et au criblage de composés.
- Permet une évaluation évolutive et rentable du tissu adipeux intramusculaire (IMAT) sur plusieurs modèles animaux ou interventions.
- Prend en charge une évaluation fiable de thérapeutiques candidates ciblant les interactions entre le muscle et le tissu adipeux.
Recherche translationnelle et préclinique
- S'inscrit dans les stratégies translationnelles de biomarqueurs en permettant une application transespèces et sur des biopsies humaines.
- Assure la continuité du stade de découverte à la validation préclinique en fournissant une quantification robuste de l'IMAT.
- Appuie les décisions d'avancement ajustées au risque pour les thérapies ciblant l'infiltration graisseuse musculaire.
- Améliore le choix et la validation de modèles pertinents pour la recherche translationnelle.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Cette méthode de quantification fondée sur la décellularisation s'intègre de la phase initiale de découverte jusqu'à la recherche préclinique, permettant une validation solide des cibles et une continuité translationnelle dans les programmes relatifs aux maladies musculaires.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses et la clarification des voies biologiques en isolant et en quantifiant l'IMAT dans le muscle intact.
- Écrantage : Fournit des mesures d'IMAT reproductibles, quantitatives et prêtes à l'essai pour l'évaluation de composés.
- Analytique : Fournit des métriques basées sur l'absorbance et dérivées d'images permettant des comparaisons entre conditions et des analyses statistiques.
- Recherche translationnelle : Facilite l'alignement avec les biopsies humaines et les systèmes pertinents pour la maladie, sous réserve de disponibilité des échantillons.
- Réutilisation en milieu professionnel : Propose un protocole largement applicable et peu coûteux, adaptable à différentes espèces et types de muscles.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans les recherches sur le muscle et l'adiposité.
- Valeur opérationnelle : Normalise la quantification du tissu adipeux intramusculaire (IMAT), améliorant la reproductibilité et l'extensibilité entre les études.
- Valeur stratégique : Permet de meilleures décisions d'orientation (go/no-go) et une meilleure efficacité du capital en clarifiant l'impact fonctionnel de l'IMAT.
- Impact sur le portefeuille : Favorise la priorisation et le développement ajustés au risque des actifs liés aux maladies musculaires et métaboliques.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en manipulation des tissus, en décellularisation et en analyse quantitative d'images.
- Requiert un accès à du matériel de laboratoire standard, à la spectrophotométrie et à une infrastructure d'imagerie.
- Exige une standardisation interéquipes des protocoles de préparation des échantillons et d'analyse.
- Adaptable à divers types musculaires et espèces, y compris les biopsies humaines, moyennant une optimisation du protocole.
- Les limites potentielles incluent des étapes de correction manuelle dans l'analyse d'images et la nécessité d'un contrôle qualité rigoureux.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
Chapters in this video
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Introduction
1:42
Decellularization of Skeletal Muscle
3:15
Intramuscular Adipose Tissue (IMAT) Visualization with Oil Red O Staining
6:29
Estimation of Total Lipid Volume from Decellularized Muscles by Lipid Extraction
7:23
Quantification of Intramuscular Adipose Tissue (IMAT) Lipid Droplet Metrics Using Confocal Imaging
