Utilizando ultrasonido de alta resolución Monitor Tumor Inicio y crecimiento en modelos de cáncer pancreático genéticamente

Resumen

Este artículo describe la utilización de la ecografía de alta resolución en ratones modificados genéticamente el cáncer de páncreas. El objetivo principal es proporcionar una instrucción detallada para la detección y evaluación de los tumores pancreáticos endógenos.

Resumen

La LSL-Kras^{G12D / +}; LSL-Trp53^{R172H / +}; PDX-1-Cre modelo de ratón (KPC) representa un modelo transgénico establecido y utilizado para evaluar nuevas terapias en cáncer de páncreas. Tumor es variable en el modelo KPC entre 8 semanas y varios meses. Por lo tanto, herramientas de proyección de imagen no invasivas están obligados a pantalla de inicio de tumor y monitorear respuesta al tratamiento. Para solucionar este problema, diferentes enfoques han surgido en los últimos años. Ultrasonido de alta resolución tiene grandes ventajas como la no invasividad, tiempos de sesión rápido y una resolución de imagen de alta sin exposición a la radiación. Sin embargo, en los ratones no es trivial y suficiente conocimiento anatómico y habilidades prácticas se requieren para realizar con éxito la ecografía de alta resolución en modelos preclínicos de cáncer de páncreas. Con el siguiente artículo se presenta una guía práctica detallada para ultrasonido abdominal en modelos murinos con un enfoque particular en modelos de cáncer de páncreas endógeno. Además, se proporciona un resumen de errores comunes y cómo evitarlos.

Introducción

Modelos de ratón modificados genéticamente han adquirido una importancia creciente en la investigación del cáncer debido a su capacidad para recapitular muy de cerca la compleja naturaleza de la carcinogénesis humana^1,2,3. Uno de los más frecuentemente utiliza modelos para estudiar el desarrollo de cáncer de páncreas, la progresión y la respuesta terapéutica se caracteriza por una mutación activadora en el oncogén Kras combinado con una inactivación del tumor supresor p53⁴. Este LSL-Kras^{G12D / +}; LSL-Trp53^{R172H / +}; PDX-1-Cre modelo de ratón (KPC) imita la progresión paso a paso de lesiones pre-invasivas neoplasia intraepitelial pancreática (PanIN) a carcinoma invasor. Fenotípicamente, casi todos los ratones desarrollan PDAC dentro de los seis primeros meses después del nacimiento. Sin embargo, en comparación con modelos trasplantados, el modelo KPC revela un inicio tumor altamente variable de 8 semanas a varios meses⁴. Una vez que los tumores pancreáticos alcanzan un cierto tamaño (5-9 mm de diámetro), crecimiento tumoral acelera rápidamente y ratones tendrán que estar inscritos en ensayos preclínicos⁵. Por lo tanto, la detección exacta de la aparición del tumor y tamaño del tumor es una condición esencial para la logística de estudio preclínico y seguimiento farmacoterapéutico. En general, varios enfoques como la proyección de imagen de resonancia magnética (MRI)⁶,^7,8,9 o ultrasonido de alta resolución de la exploración de la tomografía computada puede ser empleada para llevar a cabo la proyección del tumor y tratamiento¹⁰. Cada técnica tiene sus ventajas y desventajas. Aunque MRI- o la tomografía computada (CT)-proyección de imagen permite la adquisición de datos de alta resolución así como cálculo de volumen exacto, tiempo prolongado examen bajo sedación general y equipos muy costosos, se requiere y no permiten frecuentes exploración durante un largo período de tiempo. En contraste, pequeños animal ultrasonografía es un método establecido que se puede emplear para detectar patología abdominal en ratones¹¹. Ventajas de este método de proyección de imagen son breves análisis de tiempos, alta resolución, y la posibilidad de utilizar el ultrasonido doppler o contraste realzado ultrasonido (CEUS) para visualizar la perfusión de órganos en paralelo. Sin embargo, conocimiento anatómico, 3D imaginación y formación práctica completa se requieren para la interpretación de la imagen correcta.

En el artículo siguiente, se proporciona un protocolo detallado para la utilización de ultrasonido de alta resolución en el modelo KPC. Además, imágenes de ultrasonido estándar son representados y etiquetados con estructuras del órgano para facilitar la orientación para el investigador.

Protocolo

Este protocolo está de acuerdo con las pautas de cuidado de los animales en la Universidad médica centro de Go! ttingen, Alemania (33,9-42502-04-15/2056). Dependiendo de los requerimientos específicos de cada animal revisar tableros, algunos de los pasos del protocolo podrían ser modificados en consecuencia.

1. abdominal palpación de KPC ratones

1. Para evitar ecografías innecesarias, palpe el abdomen de ratón para identificar ratones que posiblemente podrían tener una lesión intraabdominal y que posteriormente deben realizarse una ecografía abdominal.
   1. Realizar palpación abdominal semanal a partir de 8 semanas de edad en el modelo de ratón KPC. Ultrasonido de alta resolución también puede aplicarse en modelos de tumores trasplantados (e.g., orthotopics) u otros modelos de ratón modificados genéticamente.
      Nota: Dependiendo del tumor cinética y estudio objetivo (estudio sobre la prevención, estudio de intervención terapéutica), las detección de tumores muy pequeños (1-2 mm) es posible monitor tumor inicio antes de los tumores pueden ser palpated.
2. Coloque el ratón sobre la rejilla de la jaula y suavemente el ratón por la cola y palpe el abdomen suavemente yendo arriba y abajo con el índice y el pulgar de la mano de no fijación (figura 1).
3. Si el ratón tolera la palpación suave, vaya incrementando lentamente la presión. Una resistencia más grande se puede detectar fácilmente en el abdomen superior e inferior. A veces, las heces duras pueden interpretarse erróneamente como un tumor masa.

2. preparación del espacio de trabajo

1. Proporcionar espacio para al menos tres unidades de trabajo: área de la exploración previa, análisis de etapa y recuperación de la jaula. El material solicitado se representan en la figura 2.
2. Limpiar la placa de trabajo principal (por ejemplo con un 70% etanol) y la plataforma de calefacción antes de la exploración (figura 3). Asegúrese de que la temperatura de 38-40 ° C se alcanza antes de transferir el primer ratón.
3. Encienda la máquina de ultrasonido y crear una nueva carpeta para los datos adquiridos (figura 4). La configuración de modo de B se aplica para la proyección de imagen abdominal. Además, asegurar que el transductor abdominal está enchufado en el puerto activo de la máquina. Fijar la cabeza del transductor en la parte superior de la etapa de trabajo utilizando el sistema de montaje de transductor.
4. Preparar una jaula de recuperación en una placa calefactora o estera térmica (o lámpara de calefacción de uso) para termorregulación posterior al procedimiento y pronta recuperación de ratones escaneadas. Poner una capa delgada de tejido como amortiguador en la parte inferior de esta jaula para evitar la aspiración de la ropa de cama con el riesgo de asfixia (figura 5).

3. inhalación anestesia

1. Siga poniendo un ratón en la cámara de inducción. Abrir la válvula para flujo de portador de gas (1 L/min de oxígeno o aire) y establecer la concentración de isoflurano al 4%, lo que permite una saturación lentamente creciente de la cámara de inducción. Asegúrese de que isoflurano adecuada compactación (filtro pasivo o activo) esté en lugar. Después de unos 2-4 min el ratón será generalmente bajo sedación profunda.
   1. Mantener sedación mediante la administración de isoflurano de 2% a través del cono de nariz en el escenario de trabajo.
2. Cuidadosamente transfiera el animal de la cámara de inducción a la etapa de trabajo. Compruebe que el cono de nariz para un flujo de gas constante. Poner el hocico de ratón en el cono de nariz de la salida de línea de anestesia. La posición habitual para la exploración inicial es la posición supina. El ratón también puede colocarse sobre su lado derecho o izquierdo para mejorar la visibilidad de cabeza pancreática o tumores de la cola (figura 6).
3. Aunque el ultrasonido abdominal no es dolorosa por sí, realizar la prueba del pellizco de pie como indicador de una condición libre de dolor y estado de profundidad anestésica. Si el ratón está todavía activo o moverse activamente, retransferencia al animal de nuevo en la cámara de inducción para la inducción repetida y prolongada.
4. Use ungüento de protección ocular para prevenir lesiones corneales debido a la pérdida de líquidos.
5. Durante la anestesia, use un sistema de monitoreo. Sin embargo, ECG y la temperatura rectal no usada normalmente para la exploración del ultrasonido abdominal. Lo importante, ratones pierden la capacidad de thermoregulate bajo anestesia. Por lo tanto, observar de cerca los signos clínicos de hipotermia o señal de socorro respiratoria tales como jadeo o apnea. Si cualquier síntoma es obvio parada isoflurano y coloque el ratón en la jaula de recuperación inmediatamente.

4. ultrasonido ajustes

1. Encender el sistema de ultrasonidos según las instrucciones del fabricante. Asegúrese de que la configuración principal se pone en la proyección de imagen general con el paquete abdominal activado. B modo de imagen se utiliza generalmente para la adquisición de datos como un estándar.
2. Lograr una calidad de imagen optimizada con los siguientes parámetros: frecuencia de 40 MHz, ganancia 2D 25-30 dB, profundidad 10 mm, ancho 10 mm, de la imagen de la imagen 3 zonas focales con centro entre 3-6 mm.

5. ratón preparación

1. Fijar la extremidad superior e inferior con cinta adhesiva. Ser tan cuidadosos como sea posible para evitar cualquier lesión al animal debido a la fijación (figura 7).
2. Eliminar toda piel abdominal usando cortauñas para mascotas electrónicas. Debido a la textura de la piel, iniciar desde la parte inferior del abdomen hasta el tórax. Cuidar la xiphoideus de processus para evitar lesiones en la piel en esta área.
   Nota: Piel de ratón refleja ondas de ultrasonido y disminuye la visibilidad.
3. Utilizar crema depilatoria para realizar una preparación de la piel optimizado y el retiro completo de la piel. Administrar una fina capa de crema en el abdomen afeitado utilizando puntas de algodón (figura 8). Retirar la crema (después de 30 s o más adelante dependiendo de la crema utilizada) con tejidos secos seguidos de mucha agua para eliminar completamente los restos (figura 9, figura 10, figura 11). Crema remanente pueden causar irritaciones de la piel y mucosas después de la ecografía y así puedan afectar la salud.
4. Para asegurar la exploración adecuada condiciones de gel de ultrasonido en el abdomen (figura 12). Gel ultrasonido caliente se utiliza generalmente, con el fin de minimizar la hipotermia para el ratón.
5. Aplicar manualmente una capa fina de gel de ultrasonido en la cabeza de transductor. Realice una prueba tocando el extremo del transductor con la muesca. En la pantalla una señal en la parte superior izquierda se puede ver si el transductor se coloca correctamente.

6. abdominal ultrasonido

1. Ajuste el transductor en el abdomen usando presión firme. Fuerte compresión del abdomen del ratón puede llevar a deterioro respiratorio o circulatorio y debe evitarse.
2. Exploración hacia arriba y hacia abajo. Ajustar el marco de la plataforma de trabajo y las ruedas para el eje x y eje y.
3. Como primer paso identificar ambos riñones. Generalmente aparecen como estructuras homogéneas hyperechogenic en la parte inferior del abdomen. Los conectados renalis de la vena se pueden encontrar fácilmente más que conduce a la vena cava inferior (figura 13).
4. Utilice el lienalis de la vena sirve como punto de referencia para el páncreas. Intento de distinguir entre los renalis de la vena y lienalis de la vena. Tras la detección de los lienalis de la vena puede localizarse exactamente el páncreas. El páncreas normal es más bien una membrana transmite a través de la cavidad abdominal de una estructura sólida (figura 14 y figura 15).

7. pancreático Tumor detección y evaluación de volumen

1. Identificar lesiones pancreáticas de todas las estructuras circundantes. Generalmente aparecen como masas de tejido redondo o alargado no homogéneo hipoecoico (figura 16). El tumor es generalmente firme y difícilmente puede ser comprimido por la cabeza de exploración. Nota, de vez en cuando puede ser difícil de distinguir claramente entre un tumor y un lazo del pequeño intestino. Preste atención a la peristalsis del intestino que no debe ser observada en tumores de páncreas.
2. Sobre pantalla de detección de tumor hacia arriba y hacia abajo para obtener una impresión del tamaño total y miden el diámetro más grande con la pinza de ultrasonido. Una vez que se encuentra una imagen adecuada, congelar la pantalla y utilice la herramienta de medida para determinar exactamente el tamaño del tumor. Tenga en cuenta, para su uso posterior, será importante distinguir si un tumor se localiza en la cola, el cuerpo o la cabeza del páncreas.
3. Antes de cambiar a modo en vivo, no se olvide de guardar imágenes para grabar la obra. Tenga en cuenta, mientras que la congelación de la imagen puede pasar que se suelte la rueda de ajuste, y la sonda de ultrasonido se presiona aún más para el abdomen de ratón. Por lo tanto, fijar el ajuste de la compresión antes de cambiar el modo de congelación.
4. Después de terminar la medición del primer plano gire la cabeza de scan de 90° en posición longitudinal (figura 17), o girar el ratón a su lado, para detectar dilatación longitudinal de los tumores. Algunos tumores pueden requerir cambiar la posición del ratón para una visibilidad adecuada. Para los tumores de la cola pancreática, el ratón puede colocarse sobre su lado derecho (figura 10 y figura 19), para tumores pancreáticos de la cabeza en su lado izquierdo (figura 11 y figura 20).

8. cuantificación del volumen del Tumor

Nota: Uno de los principales objetivos de todos los esfuerzos es la correcta determinación del volumen del tumor. Aunque existen varias técnicas de un método de cálculo incluyendo la fórmula de un elipsoide es preferido en la Universidad médica centro de Go! ttingen.

1. Equipado con todos los tres diámetros previamente obtenidos, calcular el volumen aproximado del tumor correspondiente (figura 21).
2. Alternativamente, utilice un sistema del motor de la cabeza de exploración a realizar un análisis automatizado de la región del tumor con cálculo de volumen posterior y 3-D-reconstrucción.

9. recuperación

1. Después de la exploración, retire con cuidado toda la cinta adhesiva y retire con cuidado todo el gel ultrasonido con tejido seco.
2. Cuidadosamente transfiera el ratón en la jaula de recuperación ( figura 21). Evitar los tejidos de revestimiento en la cara de mouse´s que puede causar el deterioro respiratorio. Se debe preferir una posición lateral de recuperación.

Resultados

Imágenes por ultrasonido son una técnica versátil y no invasivo que se utiliza para tratar varios temas en modelos murinos de enfermedades humanas. En comparación con todas otras imágenes enfoques principales ventajas son eficacia de alto rendimiento, costo, tiempo de adquisición breve y la proyección de imagen en tiempo real. Sin embargo, esta herramienta necesita conocimientos para generar imágenes precisas y de alta calidad. Particularmente en el caso de los artefactos no desea...

Discusión

Con este protocolo, se proporciona una descripción detallada para la cuantificación de los tumores pancreáticos usando proyección de imagen ecografía abdominal de alta resolución en modelos de ratón modificados genéticamente. Sastra et al publicado recientemente, una descripción detallada cómo cuantificar los tumores pancreáticos en modelos de ratón, pero no visualizadas instrucciones sobre la preparación y manipulación como requisito previo para todos los otros pasos se muestra^11...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Visual Sonics Vevo2100 High Resolution Ultrasound System, including imaging stage and anesthesia line	FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada	VS-11945
Vevo 2100 MicroScan Transducer MS-550-D (22-55MHz)	FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada	VS-11874
Vevo Anesthesia System (anesthesia induction chamber with fresh and waste gas inlet)	FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada	SA-12055
Vevo Imaging Station (working stage with nose cone for anesthesia supply)	FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada	SA-11982
electronic pet clippers	Panasonic Marketing Europe, Germany	5025232484324	Panasonic ER-PA10-s
Labotect Hot plate	Labor tech Göttingen, Germany	13854
eye cream (ophthalmic ointment)	Schülke&Mayr, Germany	9080249
veterinary isoflurane	Abbvie, Germany	4831867
depilatory cream	RB healthcare UK, United Kingdom	8218535
70% ethanol (v/v) in distilled water	TH. Geyer, Germany	22941000
ultrasound gel	Asmuth, Germany	13477
tissue wipes	Kimberly-Clark Germany, Germany	7558
cotton tips	Meditrade, Germany	75481116
glass bowl for ultrasound gel	ARC France, France	H1149
water bowl	W & P Trading Co., USA	B00K2P6PLQ
gauze sponges	Fuhrmann, Germany	960504