マウス胎児の構造的心臓欠損を特徴付けるパイプライン

先天性心疾患(CHD)は最も一般的な新生児先天性欠損症^1,2であり、新生児の約0.8%〜^1.7%に影響を及ぼし、重大な新生児死亡率と罹患率をもたらします³。遺伝的病因は^CHD4,5で強く示されています。遺伝子改変マウスモデルは、マウスとヒトの胎児において4腔心臓と同等の心臓発達DNA配列を有するマウスに起因するCHDの複雑さとそれらを引き起こすメカニズムを理解するために広く使用されてきた⁶。マウス変異体の表現型を特定することは、標的遺伝子の機能を特徴付けるための基本的な最初のステップです。単一の遺伝子変異がヒトCHDを模倣する心臓欠陥のスペクトルをもたらす可能性がある遺伝子投与量効果を発現するマウスモデルは、CHDの複雑さとそれらを引き起こすメカニズムを理解するために重要です。

この記事では、マウスモデルにおける心臓表現型を特徴付けるためのパイプラインの概要を説明します。適用された方法は、胎児心エコー図⁷、続いて剖検およびECM組織病理学^7,8を利用し、発達中のマウス心臓表現型の詳細な解剖学的構造を表示できます。胎児心エコー図は、合理的な画像解像度で複数の胚を直接視覚化できる非侵襲的なモダリティです。さらに、胎児心エコー図は、同腹仔の胚の総数、それらの発達段階、および子宮角の相対的な向きと位置を迅速に決定します。スペクトルドップラー/カラーフローを使用して、構造、血行動態障害、成長制限、または水腫の発生に基づいて異常な胚を特定できます。胎児心エコー図検査は非侵襲的な技術であるため、数日間スキャンし、血行動態や心臓形態の変化を観察するために使用できます。胎児心エコー図の高品質な画像を取得するには、経験と知識が不足しているために特定の心臓の欠陥が見逃される可能性があるため、練習とスキルが必要です。このため、剖検とECM組織病理学の組み合わせにより、心臓形態のより明確な分析が得られる可能性があります。剖検は、アーチ構造、大動脈と肺動脈の相対的な関係、心室と心房のサイズ、胸部に対する心臓の位置、および気管支肺構造を直接視覚化します。ただし、心臓弁や壁の厚さなどの内部の特徴は、剖検だけでは評価が難しい場合があります。したがって、ECM組織病理学は決定的な診断に推奨されます。ECM組織病理学は、画像スタック⁹の2Dおよび3D再構成の両方を可能にする高解像度の視覚化技術である。これらの画像は、パラフィン包埋サンプルを自動ミクロトームによって一定の間隔で薄く切片化した連続エピスコピック蛍光イメージングによって得られます。古典的な組織学とは異なり、画像はブロックから切り取られる前にセクションとしてキャプチャされ、すべての画像が同じ参照フレーム内でキャプチャされます。このため、ECM組織病理学によって生成された2D画像スタックは、容易かつ確実に3次元で再構築することができます。これは、DICOMビューアを使用して行われ、コロナ、矢状、横の3つの解剖学的平面の画像を3D視覚化できます。これらの高解像度3D再構成から、決定的な心臓診断が行われる可能性があります。これら3つの異なる視覚化モダリティを個別または組み合わせて適用することで、マウス胚の構造的心臓欠陥の正確な特性評価を提供できます。