Abstract
Mål
Vi har utviklet en relevant preklinisk modell knyttet til en bestemt avbildningsprotokoll dedikert til onko-farmakologiske studier på mus.
Materialer og metoder
Vi optimalisert både dyremodell og en ultralydavbildning prosedyre for å følge opp på langs på tumorvekst lunge hos mus. Videre har vi foreslått å måle ved fotoakustisk avbildnings den intratumoral hypoksi, noe som er en viktig parameter ansvarlig for resistens til terapi. Til slutt sammenlignet vi ultralyd data til røntgen micro computertomografi og volumetriske målinger for å validere relevansen av denne tilnærmingen på NCI-H460 menneskelig orthotopic lunge svulst.
Resultater
Denne studien viser evne til ultralydavbildning for å oppdage og overvåke
in vivo
orthotopic lungetumorvekst med høy oppløsning ultralydavbildning. Denne tilnærmingen gjorde oss i stand til å karakterisere viktige biologiske parametere som oksygenering, perfusjon status og vaskularisering av tumorer.
Konklusjon
En slik en eksperimentell tilnærming har aldri blitt rapportert tidligere, og det ville gi en nonradiative verktøy for vurderingen av anticancer terapeutisk effekt i mus. Med tanke på fravær av ultralyd forplantning gjennom lungeparenkym, krever denne strategien implantasjon av svulster strengt som ligger i det overflatiske bakre del av lungen
Citation. Raes F, Sobilo J, Le Mee M, RETIF S, Natkunarajah S, Lerondel S, et al. (2016) High Resolution ultralyd og Foto-akustisk Imaging av ortotopiske Lung Cancer i Mus: Nye perspektiver for Onco-Pharmacology. PLoS ONE 11 (4): e0153532. doi: 10,1371 /journal.pone.0153532
Redaktør: Bernhard Ryffel, Fransk Nasjonalt senter for vitenskapelig forskning, FRANCE
mottatt: 02.02.2016; Godkjent: 30 mars 2016; Publisert: 12. april 2016
Copyright: © 2016 Raes et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet:. All relevant data er i avisen og dens saksdokumenter filer
finansiering:.. forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
konkurrerende interesser:. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
1. Introduksjon til
Fordi lungekreft er fremdeles den ledende årsak til kreft-relaterte dødsfall, er det behov for å utvikle mer nøyaktige og prediktiv prekliniske protokoller og relevante kreft modeller. Ortotopiske lungekreft modeller har den fordel at de er mer forutsigende med hensyn til klinisk relevans, inkludert muligheten av primære tumorer for å utvikle spontan metastasering, men også mer forutsigbar om den terapeutiske respons. Gjennomføringen og utforskning av slike ortotopiske modeller tillater oss å forbedre vår forståelse av biologi av kreft til å tolke prekliniske
in vivo
resultater i mennesker, spesielt for den potensielle terapeutiske responsen av cytostatika. Studier som tar hensyn til mer representative parametre fra kliniske situasjoner, spesielt hypoksi, er av stor interesse for å øke innovasjon for nye kreftbehandlinger [1-3].
En viktig parameter i onkologi er tumorvolumet vurdering før, men også under behandlinger [4]. I en klinisk setting, er lungetumormålinger hovedsakelig utført med X-ray computertomografi (CT) bildebehandling [5]. For lunge preklinisk onkologi, bildebehandling mål er å forbedre nøyaktigheten for å bestemme volum, uten bestråling effekter eller forstyrrelser med anti-tumorrespons.
Takket være den teknologiske utviklingen for både røntgenkilder og detektorer, CT dedikert til små dyr avbildning tilveiebringer en sub-millimeter oppløsning gjør dette verktøy effektiv for karakterisering av lungetumorvolumer. Men stråledosen levert til svulster fortsatt en begrensning, spesielt når en undersøkelse krever gjentatte eksamener [6].
Bioluminesens imaging (BLI) førte til en revolusjon i preklinisk onkologi forskning, men denne metoden gir kvantitativ informasjon om svulst spredning uten mulig dimensjonering. Dessuten, siden BLI er avhengig metabolisme, er det ikke pålitelig når svulster blir hypoksisk [7].
I klinisk praksis har lunge ultralyd (US) vært økende i popularitet blant klinikere og har blitt et viktig verktøy i kritisk syk ledelse [8,9]. Men om menneskelig lunge onkologi, er det ingen mulig bruk av USA med unntak for invasiv endoskopi av kreft knuter og lymfeknuter [10,11]. Den viktigste begrensning av endoskopi og ultralyd er deteksjon av disse noduler hvis nærhet med sonden ikke er nær nok. Denne tilgangen begrensningen er på grunn av fraværet av amerikanske forplantning gjennom lungeparenkym grunn av luft.
Tvert imot, preklinisk høy oppløsning USA og fotoakustisk imaging (PAI) er lovende modaliteter for å undersøke lungetumorprogresjon og hypoksi henholdsvis men vurderer konkrete begrensninger av USA, er implantasjon av svulster i det overflatiske bakre lunge regionen nødvendig.
den store celle NCI-H460 orthotopic lungekarsinommodell at vi valgte å forbedre, er basert på en studie av Gagnadoux
et al
. [12], som fører til vekst av en enslig intrapulmonal nodule ligger nær bakre magen overflaten.
Her anbefaler vi å avgrense en slik onko-farmakologi protokollen i en translasjonell tilnærming mens overvinne fysiske amerikanske begrensninger slik lunge svulst leting. I denne longitudinelle studien vurderte vi ortotopiske lungetumorvolumer i mus med
in vivo
3D USA og også hypoksisk tumorstatus av PAI. Videre sammenlignet vi våre data til ulike avbildningsmetoder med sikte på å validere denne nye tilnærmingen.
2. Materialer og metoder
2.1 Etikk erklæringen
Alle prosedyrer på dyr ble utført i samsvar med europeiske etiske retningslinjer (europeiske direktivene 2010/63 /EU) og ble godkjent av Regional komité for Animal Care og etikk i dyreforsøk (C2EA-03 Comité d’éthique en eksperimentering animale Campus CNRS d’Orléans).
2,2 Cell Culture
NCI-H460-luc2 human lungekreft cellelinjen ble oppnådd fra Perkin Eimer (Frankrike). Denne kreftcellelinjen ble vedlikeholdt i henhold til leverandørens anvisninger.
2,3 Dyr
Patogen-fri 6-8 uker gamle kvinnelige naken Balb /c mus ble kjøpt fra Charles River Laboratories (Frankrike) . Musene ble akklimatisert i 7 dager i laboratoriet før eksperimentering og ble opprettholdt i steriliserte filter-stoppet bur inne i en kontrollert ventilert stativ (USA) med tilgang til mat og vann
ad libitum
. De ble undersøkt daglig for kliniske tegn, nød, redusert fysisk aktivitet og veide 3 ganger i uken.
2,4 Subkutan og intra Bronkial Cell Xenotransplantat
Menneskelige lungekreft xenografter fra NCI-H460-luc2 cellene ble etablert i Balb /c nakne mus. Vi først utført subkutan implantasjon for å få referansedata fra måleteknikker på standardbetingelser, slik at 10-mus ble bedøvet ved inhalasjon av 1,5% isofluran med luft (Isoflo
®, AXIENCE SAS, Frankrike) og inokulert med forskjellige tumorbelastninger (enten 1×10
5 til 2.5×10
6 tumorceller i 100 pl PBS) i den dorsale flanke. For orthotopic implantering, ble 24 mus inokulert (1.25×10
5 eller 2.5×10
5 tumorceller i 25 mL PBS) ved hjelp av en 1.9F × 50cm butt-ende silisium kateter settes inn i bronkie via et laryngoskop (S1 A Fig ). Denne delikate prosedyre for å få overfladiske celle deponering i en bakre del av en lavere lapp via en hoved bronkie krever intervensjons bildebehandling. Posisjonen til radio-opake kateter blir kontrollert av plane radiografi (Faxitron MX20, Faxitron røntgen corp, USA) (S1B figur) da faktisk avsetning av 99mTc-merkede tumorceller blir styrt av SPECT (Nano Spect CT , Mediso, Ungarn), (S1C figur).
2,5 computertomografi
Mus ble bedøvet med 1,5% isofluran og plassert på en seng i liggende stilling. For tumormålinger ble utført ved anvendelse av computertomografi et lite dyr imager (Se CT 120, Trifoil Imaging, USA) med en ekstern luftportstyringsanordning (BIOVET, USA). Noen mus mottok en intravenøs injeksjon av det vaskulære kontrastmidlet eXIA160
™ (Binitio Biomedical, Canada). Tumorvolumer ble oppnådd ved å manuelt opptegning marginer svulster fra sagittal deler av CT-bilder ved hjelp av Microview analyse + 2.3-programvaren.
2,6 Bioluminesens Imaging
BLI ble utført en gang i uken frem til slutten av studien ( dag 28) ved hjelp av en IVIS-Lumina II (Perkin Elmer, Frankrike) genererer en pseudo-farget bilde representerer lysintensitet og lagt over en gråskala referansebilde. Hver mus ble injisert IP med 100 mg /kg luciferin-kaliumsalt (Promega, Frankrike). Mus bedøves med 1,5% isofluran ble plassert på en termostatstyrt varmepute (37 ° C) under avbildning. Oppkjøp binning og varighet ble satt avhengig av tumoraktivitet. Signalintensitet ble kvantifisert som den totale fluks (fotoner /sekunder) innen ROIs trekkes manuelt rundt svulsten området ved hjelp av levende bilde 4.0-programvaren (Perkin Elmer, Frankrike). Summen av signaler fra utsatt og liggende posisjoner ble ansett for hver mus.
2,7 Ultralyd og Foto-akustisk Imaging
Mus bedøvet med 1,5% isofluran ble plassert på et termostatstyrt varmepute i liggende stilling med potene tapet over EKG-elektroder festet til bordet. Åndedretts gating ble avledet fra EKG. En fargeløs vandig varmet ultralyd gel (Supragel
®, LCH, Frankrike) uten luftbobler ble brukt mellom huden og svingeren. Svulster ble fotografert med VisualSonics Vevo
®LAZR System (FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada). 3D-skanning av amerikanske bilde blir tatt opp digitalt. Svulsten området koronale flyene ble målt ved manuelt å avgrense marginer bruker Vevo
®LAB 1.7.2 programvare. Programvaren deretter beregnes tilsvarende volum av hver koronale skive. For hypoksi vurderinger, ble svulster undersøkt av PAI med OxyHemo-modus, slik at gjennomsnittsverdier av SO
2 ble bestemt og korresponderende hypoksiske volumer dokumentert. Tumor perfusjon status og VEGFR2 uttrykk ble vurdert ved kontrastforsterket ultralyd (CEUs) avbildning etter iv injeksjon (halevenen) av Vevo MicroMarker
™ og Target-Ready MicroMarker
™ kombinert med enten anti-VEGFR2 eller isotypekontrollantistoffer ( eBioscience, USA). Imaging protokoller ble utført med ødeleggelse-påfyll sekvenser. Data ble behandlet med VevoCQ
™ programvare. En viktig parameter som bør respekteres for nøyaktig 3D amerikanske oppkjøpet er plasseringen av svingeren (S2A fig). Den amerikanske strålen må rettes mot lunge svulst med best mulig vinkel, slik at hele svulsten kan oppdages under oppkjøpet. Til tross for tilstedeværelsen av gjenstander og skygger som skyldes ribbene, ved endring av vinkelen på svingeren er det mulig å velge den mest effektive posisjonering for den transduser som tillater påvisning. Den minimale størrelsen på svulster som kan oppdages er 1mm i diameter, men større svulst størrelse, jo færre gjenstander fra ribbeina innvirkning svulst deteksjon. Givere med senterfrekvens på 21MHz og 40MHz, ble brukt for B-Mode avbildning av store og små svulster hhv. PAI ble utført med 21MHz svinger.
2,8 Sacrifice og orgel fjerning
Mus under narkose ble avlivet ved halshugging og svulster ble samlet fra hvert dyr for umiddelbar
ex vivo
vurderinger. For å bedømme nøyaktigheten av
in vivo
US-målinger, tumorer ble oppsamlet ved slutten av studiet (dag 28) og ble fotografert
ex vivo
med 3D USA. Den dedikerte plate fylt med ultralyd gel tillatt oss å måle tumorvolumer presist, unngå enhver bevegelse av innsamlede vev på grunn av bevegelsen av den amerikanske svinger i løpet av 3D oppkjøpet (S2B figur).
2.9 Store Målinger
Svulster ble nøye dissekert så oppslukt i egnede uteksaminert sylindere fylt med vann. Volumene ble vurdert ved å måle vekten av vann som fjernes fra sylinderen for å gjøre den konkave menisk justert til den øvre kant av grunnlinjen graderingsmerket (S2C Fig). Disse målingene ble utført in triplo.
2,10 Statistical Analysis
Statistisk analyse ble utført ved anvendelse av GraphPad Prism software versjon 5.0 (GraphPad, USA). Korrelasjons grafer og R squared koeffisienter ble oppnådd ved ikke-lineær regresjon.
3. Resultater
3.1 Validering av teknikker for tumorvolumet Målinger på underhudssykdommer Modeller
For å vurdere den iboende nøyaktigheten av hver modalitet å bestemme tumor volum, gjør det subkutane tumormodell oss å unngå å forstyrre bidrag som luft bevegelser og kjente problemer forbundet med amerikanske bryst eksamener. Sammenligning av resultatene ble oppnådd fra subkutane svulster med størrelser fra 15 til 700mm
3. Korrelasjonsanalyse mellom amerikanske målinger oppnådd
in vivo
Vs
ex vivo product: (R
2 = 0,94), Vs CT (R
2 = 0,93), eller svulst vekt (R
2 = 0,98) og volumetriske vurderinger (R
2 = 0,96) klart validert evne ultralyd- og CT-protokoller for å oppnå nøyaktig bestemmelse av tumorvolum (fig 1).
Ikke-lineær regresjon av data poeng samlet fra ortotopiske subkutane svulster (n = 10 dyr). Korrelasjonskoeffisienten R squared er gitt i nedre høyre hånd hver graf.
3.2 Kontroll av Tumor Cell Implantasjon
For subkutane svulster, alle de 10 xenopodet dyr ble registrert for vurderingen av tumorstørrelser da bestemt ved de forskjellige målemetoder. For ortotopiske lungesvulster, sju dager etter engraftment tumorveksten ble bekreftet av BLI (S1D figur), enten i venstre eller høyre lunge. Basert på BLI intensitet, 12 mus med tumor aktivitet som spenner fra 7.45×10
5 til 8.55×10
7 Fotoner /sek ble valgt for studien.
3.3 Vurdering av tumorvolumer i Lung av
in vivo
US Imaging
Som i human lunge USA, vi observerte gjenstander fra pleural linjen på grunn sin ekkogenisitet. Som påpekt av de hvite pilene (figur 2A), vises pleural linje lys, som det er en økt ultralyd refleksjon ved grenseflaten mellom pleura og frisk lunge. Vi la merke til ubevegelig regelmessig atskilt hyperechogenic linjer, kalt A linjer, som er repetisjon gjenstander av pleural linje. Bruddet i pleural og A linjer mulig for oss å identifisere lunge svulst med sikkerhet, selv på tidlige stadier (Fig 2B). En typisk gjenstand observert under lunge svulst, for eksempel en lys skygge tilsvarende møtepunktet mellom svulst og sunn lunge parenchyma, gjort oss i stand til å identifisere tumoravgrensninger. Dette posterior forbedringen forklares med forskjellen i ultralyd hastighet mellom svulst og lungeparenkym
(A) (B) Påvisning av lungesvulster av High Resolution ultralyd Imaging. (A) 2D B-Mode oppkjøpet på en sunn lunge i mus. Vertikale hvite piler peker ut pleural linjen. Vertikale gule piler tilsvare en linjer, som representerer etterdønningene av pleural linje. (B) På 2D B-modus ultralyd avbildning av en lunge som bærer en orthotopic NCI-H460luc tumor (2.8mmx2.4mm), vertikale røde pilene peker ut margen av svulsten, fremhevet av den typiske lyse skyggen artefakt. Vi bemerker også hvite og gule piler som viser pleural linje og en linje henholdsvis. (C) Fra 2D til 3D ultralyd B-Mode avbildning av en lunge svulst i mus. Den røde området tilsvarer lunge tumor i brysthulen til mus. Den røde rutenettet tilsvarer tumorvolumet oppnådd ved å spore marginer på hver 2D B-mode skiver fra 3D oppkjøpet. (D) Vurdering av tumorbyrde med BLI (til venstre) og USA (til høyre), er data presentert som gjennomsnitt ± SEM og statistisk analysert. En to-veis gjentatt tiltak variansanalyse fulgt av Bonferroni post-tester ble brukt for dataene på over tid selvfølgelig. Forskjeller ble betraktet som signifikant ved p 0,05. Venstre: Signal intensitet fra
in vivo
langsgående overvåking av tumor spredning av BLI etter avsetning av 1.5×10
5 eller 2.5×10
5 tumorceller (Fotoner /sek). Høyre:
In vivo
tumorvolum målt ved US bildebehandling bruker en svinger montert på en 3D-motor, sammenligne tumorvekst mellom 2 forskjellige tumorbelastninger (mm
3). Resultatene representerer gjennomsnitt ± SEM (n = 5 dyr pr grupper). (*** P 0,001; **** p 0,0001).
Plassere svinger med en passende vinkel gjort det mulig å ta opp etterfølgende 2D-bilder med en stepper motor for 3D-oppkjøp. Behandlet volum ble vist som en rød grid (Fig 2C).
Når sammenlignet med amerikanske tumorvolumer i de to ulike grupper av lungesvulster, BLI utstilt svært forskjellige mønstre av evolusjon (Fig 2D). I den første gruppen (1.25×10
5cells), økt BLI gradvis inntil dag 21 da var uendret, mens amerikanske målbevisste Volumene økte i løpet av hele studiet. I den andre gruppen (2.5×10
5cells), konstant økning i volumer bestemt av oss var ganske forskjellig fra den BLI mønster som viser utpreget regresjon fra dag 14 til dag 21, deretter stagnasjon.
In vivo
US oppfølging av lungesvulster tillatt oss å måle tumorvolumer presist og fremhevet de betydelige forskjeller mellom vekstkurver fra de to første tumorbelastninger.
3.4 Sammenligning av teknikker for Tumor Volume Målinger i Lunger
på slutten av studien (dag 28), ble uten kontrast CT utføres med sikte på å sammenligne data fra USA og CT. De 3D rekonstituerte mengder sunn lungene og svulster ble behandlet (figur 3). Isosurfaces av sunn lungene ble oppnådd med en automatisert segmentering mens tumorvolum krevde manuell avgrensning på 2D-skiver.
3D-gjengivelse av CT scan fremre og bakre rekonstruksjoner, etter behandlingen av svulst avgrensning på 2D skiver fra koronale frontal eller sagittal planet. Sunn lungeparenkym er blå, mens svulsten er markert med gult.
korrelasjon analyse av data innhentet av hver metode på ortotopiske lungesvulster er rapportert i figur 4. Vi sammenlignet svulster med forskjellige størrelser, data hentet fra
in vivo Hotell og
ex vivo
USA, CT, volumetriske mål og vekt. CT scan gir en nøyaktig vurdering av tumorvolum sammenlignet med
ex vivo
USA (R
2 = 0,87), tumor vekt (R
2 = 0,98) og volumetriske målinger (R
2 = 0,80).
Ikke-lineær regresjon av datapunkter som samles inn fra ortotopiske lungesvulster (n = 12 dyr). Disse grafene sammenligne sammenhengen mellom 3D US bildebehandling
in vivo Hotell og
ex vivo
,
in vivo
3D CT-skanning,
ex vivo
volumetriske målinger og svulst vekt.
for
in vivo
målinger, resultatene viser tydelig brutto korrelasjon av volumer behandlet med
in vivo
USA, CT og tumor vekt (R
2 = 0,75). Disse resultatene gjenspeiler ikke en overvurdering av tumorvolumer målt av amerikansk eller CT sammenlignet med tumorvekten. En slik sammenheng er også observert med ex vivo USA og volumetriske målinger (R
2 = 0,72 og R
2 = 0,65 henholdsvis).
3,5 kontrastforsterket ultralyd, Strøm Doppler og Foto-akustisk Imaging
Siden det var mulig å utføre
in vivo
amerikanske B-modusavbildning, muligheten til å måle ulike amerikanske og PAI parametre ble undersøkt. Interessant vi merke til at mikro US bildebehandling aktivert visualisering av svulsten perfusjon status etter injeksjon av MicroMarker
™ kontrastmiddel (Fig 5A). Vi la merke til et godt forbedret signal gjennom kontrast forbedring demonstrere en effektiv perfusjon status. Céus bildebehandling var mer effektiv og sensitiv i å fremheve vaskularisering parametere enn Strøm Doppler. Takket være Strøm Doppler (ingen injeksjon av kontrastmiddel nødvendig), var vi i stand til å observere større fartøy. På grunn av den lille størrelsen av andre fartøyer og bidrag av parametere som langsom blodstrøm bevegelse, hjerteslag og pust, visualisering av små blodstrømmer er utfordrende, selv med EKG og puste gating (data ikke vist).
(A) B-mode bilde av en lunge svulst med tilsvarende kontrast før IV injeksjon av Vevo MicroMarker
™. Maksimal Intensity Projection etter injeksjon av MicroMarker
™. (B) B-mode bilde av en hypoksisk lungetumor med tilsvarende OxyHemo fotoakustiske bilder. Med OxyHemo-modus, røde områder tyder også oksygenerte deler av tumoren, mens blå og mørke områder indikerer tilstedeværelse av hypoksi. Når det gjelder 3D-volumer tilsvarer den røde rutenettet til hypoksisk region av tumoren og grønt gitter svarer til hele tumoren. (C) B-mode bilde av et godt oksygenrikt lunge svulst med tilsvar OxyHemo fotoakustiske bilder som viser fravær av hypoksisk kjerne.
Når det gjelder PAI, vi innhentet informasjon om oksygene status av svulster og var det mulig for å avsløre tilstedeværelsen av hypoksi inne tumorer ikke-invasivt (figur 5B). Vi la merke til oksygenerte områder i periferien av tumoren sammenlignet med hypoksiske kjernen. 3D-oppkjøp tillatt kvantifisering av hypoksi og volumer for begge regioner (V
svulst = 29.4mm
3, SO2
svulst = 11,4%; V
hypoksi = 10.2mm
3, SO2
hypoksi = 0,4%, alle tallene gitt som enkeltverdier for svulsten vist her) (figur 5B). Det er viktig å observere at noen mus med sammenlignbare totale tumorvolumer oppviste et godt oksygenert tumor (V
tumor = 47.3mm
3, SO2
tumor = 51,7%, alle tall er gitt som enkeltverdier for tumor her vises) (figur 5C).
Målrettet Céus tillatt oss å vurdere den relative VEGFR2 uttrykk i lungesvulster. Den VevoCQ programvare beregnet differensial Målrettet Enhancement (DTE) verdier for hver region av interesse, ble den samme analysen gjennomført for både VEGFR2 og isotypekontrollantistoff konjugerte kontrastmidler. Fra parametriske bilder den romlige fordelingen av det bundne kontrastmidlet kan tydelig sees (Fig 6A og 6C). Sammenligning av DTE mellom mikrobobler som er merket med VEGFR2 og isotype kontroll-antistoff var signifikant (figur 6D). Videre hypoksiske områder bestemt ved PAI tilpasset den romlige fordelingen av VEGFR2 (figur 6E)
(A) og amp.; (C) para bilder av den romlige fordelingen av kontrastmidlet bobler. (A) isotypekontroll konjugert mikrobobler. (C) VEGFR2 konjugerte mikrobobler (Target Klar Vevo MicroMarker
™). (B) Tilsvarende B-Mode bilde av tumoren. (D) Differansen Målrettet forbedring av VEGFR2 og isotypekontroll konjugerte mikrobobler (DTE tilsvarer differansen mellom det ekko kraft fra begge målrettede og frie bobler, og ekkoet kraft fra frie boblene kun). Statistisk analyse ble utført med studentens uparet t-test (n = 4 dyr per gruppe). (**** P 0,001). (E) Tilsvarende PA image utheving hypoksiske områder der VEGFR2 hovedsakelig uttrykt.
3.6 Begrensninger av bildediagnostikk
CT-bilder utført følgende vaskulære kontrastmiddel injeksjon tillatt klar avgrensning av svulst fra omgivende vev (mer spesifikt leveren) (figur 7A). Tvert imot, uten kontrast CT utført på denne ortotopisk lungekreft modellen var mer vanskelig å analysere, spesielt for store tumorer, noe som resulterer i mindre nøyaktig bestemmelse av tumorvolum (figur 7B).
(A) 2D CT skanne fra en mus som bærer en lunge svulst, etter IV injeksjon med 100 ul av en blanding med PBS og Exia 160, en joderte vaskulær kontrastmiddel. Avgrensning av svulsten er synlig på begge flyene med gul stiplet linje. (B) CT scan oppnådd uten kontrastmiddel injeksjon. Avgrensning av svulsten er synlig på begge flyene med gul stiplet linje. (C) Longitudinal BLI studie på en mus som bærer en lunge svulst mellom dag 7 og dag 35 (Fotoner /sek /cm
2 /steradian), etter implantasjon av 1.25×10
5 tumorceller.
fig 7C svarer til utviklingen av BLI signaler i det samme dyr over tid. Disse resultater viser at BLI signalene fra lunge tumor ble avbrutt i løpet av tumorveksten, siden en økning i BLI ble observert opp til dag 21 og deretter regresjon ble observert, mens tumorvolumet ble fortsatt øker (figur 2D).
4 . Diskusjon
Bruk av prekliniske tumormodeller tillater oss å følge biologiske parametre eller tumorvekst og teste effekten av terapeutiske midler. Forsøkene som er beskrevet her har vist sin nytte i å gi forskerne en ny konkurranse teknikk for å vurdere orthotopic lungetumorvekst av amerikanske tenkelig
in vivo
, slik at ikke-invasive og ikke-stråling baserte undersøkelser.
hver av bildediagnostikk som brukes under denne studien har fordeler og ulemper. CT er relevant for bilde i luftveiene som følge av den lave tetthet i lungene plass [13]. Når det gjelder diagnose av kreft lunge, og CT vist seg å være anvendelige ved påvisning av lungesvulster som befinner seg i toppunktet og hilar området, men mindre effektiv for tumorer som ligger nær diafragma overflaten [14], på grunn av mangel på kontrast med det underliggende vevet gjør det vanskelig å måle større tumorvolumer og krever omfattende kunnskap om både CT bildebehandling og kontrastmidler med dyr anatomi. Bruken av CT-vaskulære kontrastmidler, slik som Exia
™, var nødvendig for å utføre nøyaktige målinger av tumorvolum selv om svulster var små og vokser rundt periferien av lungene. Dessverre er gjentatt bruk av kontrastmiddel anbefales ikke onko-farmakologiske studier på grunn av potensielle effekter på tumorvekst eller terapi. Den viktigste begrensning av CT-avbildning er stråledosen levert til tumoren. Faktisk i dette radiosensitive svulst modellen, virkningen av gjentatte bildeundersøkelser (1 per uke versus en per to uker, med en vanlig kiste CT scan levere 38,9 ± 3,9 Gy) på tumorvekst er betydelig. Påvirkningen av doser på tumor proliferasjon og sterk risiko for potensering av en antitumoreffekt kan påvirke relevansen av data fra effektmålingen av anticancermidler [6,15,16].
Selv om BLI er en kvantitativ metode utnyttes rutinemessig for å vurdere tumor proliferasjon, er det strengt avhengig av metabolske tilstander, nemlig nærvær av ATP og O
2. Som vist i figur 7C, den innledende tumorbelastning i disse mus var liten (1.25×10
5-celler), likevel fører til dannelsen av en hypoksisk kjerne og til reduksjon av bioluminescent signal. Disse tumor hypoksiske betingelser er et kritisk punkt for å bli betraktet for å sikre relevansen av oppnådde data [7,17,18]. Fordi både BLI og US er ikke-invasiv, ble målingene utført i lengderetningen i det samme dyr. Resultatene bekreftet at kvantifisering av BLI signaler fra lungene er delikat, og innhentet data bør brukes med forsiktighet når det gjelder tumorvekst. Likevel BLI fremdeles en stor ressurs i den tidlige fasen av studier for å kontrollere induksjon av lungesvulster og for tildeling av dyr i homogene grupper.
Blant andre tilgjengelige bildediagnostikk, USA er ikke-invasiv, ikke-utstrålende, ikke nødvendigvis krever kontrastmidler, og gir således fordelen av å være rask, billig og med minimal innvirkning på det undersøkte prosessen. Dessuten er denne fremgangsmåte ikke gjenstand for avbrudd på grunn av utseendet av hypoksi. Gitt at formen av tumorer ikke er ellipsoide 3D anskaffelser var nødvendige for å måle volumer. Kombinert med høy oppløsning amerikanske bildebehandling, er PAI et sanntids-invasiv og kvantitativ avbildningsfunksjonalitet for studiet av svulsten hypoksi og heterogenitet. SO
2 kartlegging kan utføres takket være de eksisterende forskjellene i optisk absorpsjon mellom oksygenrikt og deoxygenated hemoglobin [19]. PAI, som kombinerer høy optisk absorpsjon kontrast med ultralyd høy oppløsning, gir både anatomiske og funksjonelle data. I onkologi, mange parametre må vurderes på svulster, derfor er dette multimodalitet er ganske relevant å overvåke terapeutisk respons eller sykdomsbyrde. Men på grunn av begrensning av amerikanske forplantning gjennom lungeparenkym, oversettelse til kliniske undersøkelser kan ikke bli vurdert.
Takk til ultralyd molekylær avbildning, var det mulig å vurdere uttrykk og romlig fordeling av VEGFR2 målrettede mikrobobler sammenlignet med mikrobobler som er merket med isotype kontroll-antistoff. Forskjeller i akustiske ekko mellom frie bobler og de som er knyttet til den molekylære mål er hovedfunksjonen til rette for diskriminering [20]. Dette åpner opp interessante perspektiver for å karakterisere endringer på et molekylært nivå [21] og for undersøkelser av målrettet terapi [22], mer spesielt antiangiogene strategier basert på anti-VEGFR behandlinger [23].
I konklusjonen, vi beskrev for første gang en Foto-akustisk og ultralydavbildning strategi for å undersøke tumorvekst orthotopic lunge og vurdere viktige biomarkører som hypoksi eller VEGFR2 uttrykk
in vivo
. Hypoksi er en viktig parameter som er involvert i lungetumorresistens overfor radio- og kjemoterapi. For personlig medisin, kan hypoksi bli vurdert av PET tracere merket med
18Fluorine [24,25] og chemotherapies dedikert til hypoksiske svulster er allerede inkludert i fase III kliniske studier [26,27]. Dette medium /high throughput validert bildebehandling ressurs vil være av stor interesse for langs følge både tumorvekst og hypoksisk status hos dyr når du tester effekten av nye kreftbehandlinger. Dette eliminerer risikoen for avbrudd for tumorprogresjon i forhold til andre bildemetoder som BLI og CT.
Vurderer sin evne til å gi høy oppløsning molekylær avbildning, er det mulig å forestille seg en ekstra potent anvendelse av PAI for intra- tumormikro biodistribusjon av terapeutiske midler som monoklonale antistoffer [28].
Hjelpemiddel informasjon
S1 fig. Orthotopic lunge svulst implantasjon og vurdering av engraftment. Product: (A) Diagrammet representerer rute for vaksinasjon. Kateteret settes inn i den dype bronchus gjennom luftrøret, slik at tumoren vokser i de nedre fliker i lungene, i nærheten av den bakre membranflaten. (B) In vivo kontroll av kateteret posisjonering ved hjelp av plane røntgen blir utført for å unngå implantering i feil område. (C1) Kontroll av nøyaktigheten av cellen deponering i dypet bronkie ved SPECT /CT avbildning av 99Tcm-merkede celler. (K2) Sagittal utsikt demonstrere egnet sted, i bakre del av lungen.
