Micro-CT在肺疾病研究中的應(yīng)用案例

時間：2023-08-17 熱度：420

導(dǎo)語

肺是呼吸系統(tǒng)的主要器官，除了主管呼吸功能以外還具備非呼吸性的防御、免疫及內(nèi)分泌代謝功能等。肺對于我們?nèi)祟悂碚f至關(guān)重要，因此肺部發(fā)生的疾病也嚴(yán)重威脅著人類健康。由于充氣肺與軟組織之間的高對比度，CT 成像可以以高空間和時間分辨率提供詳細的結(jié)構(gòu)信息，因此比其他方法更適合用于肺部疾病模型的監(jiān)測。Micro-CT 也即小動物 CT，是臨床探究肺部疾病的重要影像學(xué)工具。接下來小編就帶大家了解 Micro-CT 用于肺疾病研究中的幾個實例。

Micro-CT 用于檢測肺部微環(huán)境

肺是乳腺癌最易發(fā)生轉(zhuǎn)移的臟器。但因缺乏有效的治療手段，約60-70%的乳腺癌病人因肺轉(zhuǎn)移而死亡。一般情況下，乳腺癌進入肺部前，肺部的微環(huán)境就會改變。因此，對肺組織微環(huán)境進行實時監(jiān)控，對肺組織的早期診斷及治療具有重要意義。

圖 1.1 動物實驗程序流程圖

本課題擬在前期工作的基礎(chǔ)上，以4T1乳腺癌為研究對象，利用 Balb/c轉(zhuǎn)基因小鼠建立4T1乳腺癌的動物模型。以4T1為對照，以正常對照組為對照，以micro-CT重復(fù)檢查。下表為治療第21和28天后的數(shù)據(jù)。

圖 1.2 肺轉(zhuǎn)移小鼠具有代表性的 Micro-CT 圖像和 H&E 染色。ac CT 圖像和 H&E 染色在部分 4T1 荷瘤小鼠第 21 天檢測到肺轉(zhuǎn)移。bd CT 圖像和 H&E 染色顯示腫瘤接種第 28 天肺轉(zhuǎn)移明顯。

結(jié)果表明，隨著原發(fā)灶的增大， CT影像上可出現(xiàn)較小且均勻的彌漫影，而在肺部，經(jīng) H& E染色后可見到炎癥細胞的浸潤。術(shù)后21、28天時，腫瘤組織內(nèi)均可見大量炎性細胞浸潤。結(jié)論：Micro-CT能較好地反映肺部腫瘤的微環(huán)境及腫瘤的轉(zhuǎn)移。同時，micro-CT能夠從整體水平上獲得腫瘤轉(zhuǎn)移的動態(tài)變化，并能從整體水平上反映腫瘤轉(zhuǎn)移的動態(tài)變化。

Micro-CT 用于干細胞體內(nèi)示蹤

骨髓間充質(zhì)干細胞（MSCs）具有一定的免疫調(diào)控功能，是目前研究的熱點。IFP是一種以成纖維細胞增殖、 ECM沉積為主要病理特點的致死性肺間質(zhì)疾病。鑒于 hMSCs可望在早期炎癥及后期纖維化中起到重要作用，實現(xiàn) hMSCs在體內(nèi)的可視化示蹤具有重要意義。金納米粒子 (AuNPs) 由于其顯著的 X 射線衰減系數(shù)、良好的生物相容性以及易于制備和表面修飾的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于 MSCs 的 CT 示蹤。以下將介紹 Micro-CT 用于 MSCs 示蹤的具體應(yīng)用，首先列舉三種金納米粒子 CT 示蹤劑：

金納米粒子（AuNPs）

溫度敏感金納米顆粒（TRAuNPs）

PH 敏感金納米顆粒（CPP-PSD@Au）

圖 2.1 IPF 模型小鼠 MSC 追蹤的實驗方案

本項目擬以 PH敏感的金納米（CPP-PSD@Au）為研究對象，通過對博來霉素（BLM）經(jīng)氣管給藥，建立 IPF動物模型，并對其進行靶向治療。本研究擬在此基礎(chǔ)上，利用 BLM誘導(dǎo)一周后，通過氣道注入 BLM標(biāo)記的骨髓間充質(zhì)干細胞（MSCs)，并將其植入 IPF小鼠肺部，通過 CT顯像，實現(xiàn)對 MSCs的示蹤及對肺纖維化進程的監(jiān)測。

本項目擬在前期工作基礎(chǔ)上，通過對 MSCs進行分子影像學(xué)分析，利用分子影像技術(shù)對 MSCs進行分子影像學(xué)分析。下面的圖表顯示了3種示蹤物在 CT中的作用。

圖 2.2 不同濃度的示蹤劑 CT 成像效果

我們前期研究發(fā)現(xiàn)，該探針標(biāo)記的 MSCs具有更高的 CT顯像能力，因此，我們可以利用 CT技術(shù)對 MSCs進行活體、實時、定量分析，明確 MSCs在 IPF中的生物學(xué)行為及其與 IPF療效的關(guān)系。下面的圖片顯示了在 MSCs移植后不同階段肺 CT的影像，顯示了在體內(nèi)用ICro-CT對 MSCs進行了長時間、連續(xù)的追蹤。

圖 2.3 示蹤劑標(biāo)記的骨髓間充質(zhì)干細胞移植后不同天數(shù)后的體內(nèi) CT 圖像。移植前的肺部圖像作為對照。

同時大量研究也表明，通過金納米示蹤劑的移植干細胞的長時程、精準(zhǔn)CT活體失蹤，并結(jié)合其他生物影像手段，有利于全面深刻的理解疾病治療過程中干細胞的作用機制，指導(dǎo)干細胞的有效、安全治療，加快干細胞療法在臨床中的廣泛應(yīng)用，為眾多患者帶來新的希望。

新型

Micro-CT 用于新型冠狀病毒的研究

數(shù)以萬計的人因為新冠病毒(SARS-CoV-2）在全球范圍內(nèi)蔓延而死亡。需要通過創(chuàng)建人體的 SARS-CoV-2 的動物模型來找到有效果的治療方式。本項目以 SARS冠狀病毒（SARSCoV-2）為對象，以野生型小鼠（WT）為對照，以獲得性和固有免疫關(guān)鍵組分基因敲除（KO）為切入點，以野生型小鼠（WT）為對照。同時，將SARS-CoV-2的第四代（P4）及P6代（P6）的培養(yǎng)基用原病人的菌株進行了細胞培養(yǎng)。

圖 3.1 SARS-CoV-2 接種計劃示意圖

在該研究中，將幾種野生型（WT)和敲除性小鼠鼻內(nèi)接種第四代（P4）SARS-CoV-2毒株。在接種后指定的天數(shù)采集肺部信息以測定病毒RNA水平，并對肺損傷進行評定。然后用KO倉鼠來評估SARS-CoV-2免疫應(yīng)答對肺病理的影響。在感染的野生型（WT）倉鼠中，觀察到以多形核白細胞浸潤、支氣管肺炎和水腫為特征的明顯肺部病理。下圖展示了幾個具有代表性的橫向顯微ct圖像。

圖 3.2 具有代表性的橫向顯微 ct 圖像。

黃色箭頭表示肺浸潤，可見肺實質(zhì)實變。

干擾素是機體抵御病毒侵染的第一道天然免疫防線。干擾素（IFN）通路在SARS-CoV-1等多種呼吸道病毒抑制宿主在機體內(nèi)的感染中起著關(guān)鍵作用。實驗結(jié)果表明，敘利亞倉鼠對 SARS-CoV-2及由該病毒引起的肺病具有較高的抵抗力。SARS-CoV-2感染是由SARSCoV-2引起的固有免疫反應(yīng)異常引起的，其中STAT2介導(dǎo)的 I型和Ⅲ型干擾素途徑在SARSCoV-2的致病性中發(fā)揮著雙重作用。