3次元マイクロコンピュータ断層撮影法によるマウス頭蓋顎顔面奇形の解析

要約

ここでは、マイクロコンピューター断層撮影法に基づく方法で、マウスの頭蓋顎顔面骨の3Dモデルをセグメント化して測定する方法について詳しく説明します。これにより、現在の方法よりもマウスの頭蓋顎顔面骨の発達をより適切に評価できます。

要約

ビタミンA欠乏症(VAD)による頭蓋顔面奇形をモデル化するために、骨芽細胞のドミナントネガティブレチノイド受容体変異を発現させ、マウスのRAR転写活性を特異的に阻害しました。このアプローチにより、臨床例における頭蓋低石灰化、下顎変形、鎖骨形成不全に対するVADの影響を調査することができました。この研究では、マウスの頭蓋顎顔面領域のマイクロコンピューター断層撮影(microCT)スキャンは、この動物モデルの成長と発達を研究するための貴重なツールでした。画像の手動推定は、時間がかかり、不正確です。したがって、ここでは、各頭蓋顎顔面骨のマイクロCT画像をセグメント化および定量化するための、簡単で効率的かつ正確なアプローチを紹介します。MicroCTソフトウェアを使用して、マウスの下顎骨、前頭骨、頭頂骨、鼻骨、前顎骨、上顎骨、頭頂間骨、および後頭骨をスライスし、それらに対応する長さと幅を測定しました。このセグメンテーション手法は、発生生物学、生物医学、およびその他の関連科学の成長と発達の研究に適用でき、研究者は個々の頭蓋顔面骨に対する遺伝子変異の影響を分析できます。

概要

人間の頭蓋骨と顔の複雑な発達には、多数の遺伝子によって複雑に調整された洗練された3D形態形成プロセスが含まれています。これらの遺伝子は、多様な胚源に由来する組織の複雑なパターン、増殖、および分化を調節する上で極めて重要な役割を果たします。この高度に調整されたプロセスは、ヒトの頭蓋顔面の成長と発達の複雑さを強調しています。発達異常の結果として発生する頭蓋顔面奇形(口唇口蓋裂、頭蓋縫合閉鎖、顔面形成不全など)は、すべての先天性先天性欠損症の3分の1以上を占めています。生物医学研究で一般的に使用されるモデル動物として、マウスは複雑で繊細な頭蓋顎顔面骨構造を持ち、解剖学的および生理学的にヒトの頭蓋顎顔面骨と非常によく似ています。頭蓋顎顔面発生生物学の研究は、マウス遺伝学、特に奇形¹における新しい技術の出現により、近年長い道のりを歩んできました。

レチノイン酸(RA)は、ビタミン^A2の生体内代謝産物です。ビタミンA欠乏症(VAD)は、骨のリモデリング不良、骨折、^小人症を特徴とする頭蓋顔面奇形や骨格奇形など、さまざまな深刻な多系統障害に関連しています^3,4。レチノイド受容体(RAR)は、レチノ....

プロトコル

私たちは、動物実験および動物研究に関連するすべての倫理規定を遵守しています。すべての実験動物の手順は、上海交通大学医学部上海第九人民病院の動物管理および研究諮問委員会によって承認されました。

ここで使用したマウスのRosa26-loxp-stop-loxp-dnRARα403系統(R26^dn/dn)とOsterix-Cre(Osx^Cre)(No.006361)は、C57BL/6をバックグラウンドで維持した。 R26^dn/dn マウスを Osx^Cre マウスと交配して OSX^Creを生成しました。R26^dn/dn マウス。すべてのマウスは、特定の病原体フリー(SPF)条件下で飼育および維持されました。

1.マウスの繁殖

注:Fはマウスの世代数を意味します。Nは、接合子マウスとバックグラウンドマウスの交配の世代数を意味します。したがって、F2+Nは、第2世代とその後のマウス育種プログラムを表します。F0 はプライマリ マウスを意味します。

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結果

広範な研究は、遺伝子変異がマウスの成長、発達、および臓器系に及ぼす多面的な影響を強調しています。変異マウスの頭蓋顔面骨を包括的に評価するには、その制限により、単一組織または2D画像解析を超える方法が必要です。したがって、頭蓋顔面骨の発達を解明することは、ヒトの頭蓋顔面疾患を研究する上で最も重要です。

ディスカッション

MicroCTは、マイクロメートルの分解能で高密度および不透明な生体サンプルから現実的で等方的な3D情報を取得するための強力なツールです。マイクロCTから得られたデータは、形状と強度について較正されているため、定量研究13,14,15,16,17に特に有用です。

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
GraphPad Prism 6.01 Software	GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, USA	/
Micro-CT	Quantum GX micro CT, PerkinElmer, Waltham, MA, USA	/
Mimics Medical 19.0	Materialise, Leuven, Belgium	/
Osterix-Cre (OsxCre)	/	/	from the Jackson Laboratory
Rosa26-loxp-stop-loxp-dnRARα403 strain	/	/	from the Columbia University, USA