マウス新生児脳のマイクロCTイメージングと形態解析

マイクロコンピュータ断層撮影(マイクロCT)イメージングは、さまざまな研究分野にとって貴重なツールです。生物学では、石灰化した組織でX線を吸収するため、骨研究に特に適しています。この特徴により、骨の発達¹、代謝²、進化^3,4など、さまざまな疑問にマイクロCTの助けを借りてアプローチしてきました。2008年、de Crespignyらは^、ヨウ素を造影剤として用いることで、成体のマウスとウサギの脳のマイクロCT画像が得られることを示しました。この研究は、ヨウ素がX線の影響を受けない軟部組織からの画像の取得を可能にしたため、このイメージング技術の新しいアプリケーションを開きました。したがって、マイクロCTとヨウ素系造影剤を組み合わせる一般的な目的は、軟部組織をメゾまたはマクロの解剖学的レベルで識別および識別できる高解像度画像を取得することです。

この手法は、^{実験デザインで}広く使用されているマウス胚などの小さな標本の詳細なex vivo表現型特性評価を必要とする研究に顕著な可能性を秘めています6。ヨウ素造影剤とマイクロCTイメージングの組み合わせは、臓器⁷および画期的な3次元(3D)構造^8,9の体積定量化を得るために使用されています。近年、げっ歯類の脳表現型の特徴を記述するために、染色されたサンプルのマイクロCTスキャンが適用されており¹⁰、技術に対するさまざまな改良が提案されている。成人の脳では、ヨウ素に48時間浸漬し、ヒドロゲルによる灌流の前工程を行うプロトコルにより、高品質の画像が生成されることがわかった¹¹。Gignacら¹²は、ヨウ素で染色されたラットの脳を処理すれば、日常的な組織学的手法を実行できることを示し、この技術の限界を拡大しました。同様に、これらの手順は、胎児および離乳前のげっ歯類の脳に対して有望な結果を示しています8,13,14,15。

神経科学は、脳の発達のさまざまな構造的および機能的側面を評価するために主に顕微鏡ベースの技術を適用してきましたが、そのような研究は、特定の細胞集団または空間的に制限された構造を特徴付けるのに適しています。逆に、マイクロCTイメージングは、顕微鏡技術を補完する、関連する空間情報を保持する構造全体の記述と3Dモデルの取得を可能にします。磁気共鳴画像法(MRI)は、小動物の構造的特徴を調査するために適用される標準的な技術でもあります16,17,18。しかし、造影剤を使用したマイクロCTには、ex vivo固定サンプルに対する2つの主な利点があります:マイクロCTスキャナーは、^MRI12よりも安価で操作が簡単で、高い空間分解能を可能にします。

この研究は、ヨウ素ベースの造影剤であるルゴール溶液で染色した後、マイクロCTスキャンを使用して新生仔マウスの脳から高解像度画像を取得する手順を説明することを目的としています。サンプルの採取や組織の固定などの前段階から始まり、染色、マイクロCT画像取得、標準処理を経る包括的なプロトコルが提示されます。画像処理には、頭部全体と脳の3Dボリュームのセグメンテーションと、形態測定分析で使用できる点座標をデジタル化するための特定の解剖学的平面の選択が含まれます。ここでは新生仔マウスの脳に焦点を当てていますが、同様の戦略を他の軟部組織にも適用できます。したがって、ここで紹介するプロトコルは、微妙な変更を加えて、他のタイプのサンプルに適用できる柔軟性があります。