Ce protocole permet de nouveaux tests précliniques de l’hyperthermie ciblée sur les tumeurs en combinaison avec des médicaments thermosensibles, qui peuvent être appliqués pour améliorer la survie et réduire la toxicité systémique chez les patients atteints de sarcome. Le principal avantage de cette technique est que la libération de chimiothérapie est confinée à la région chauffée, maximisant la libération de médicament dans la tumeur tout en minimisant la libération systémique du médicament dans les tissus sains. Nos méthodes peuvent être traduites cliniquement pour traiter les sarcomes.
De plus, notre travail consiste à apprendre comment l’hypothermie localisée peut inciter le système immunitaire à aider le corps à cibler le cancer parallèlement à la chimiothérapie standard. Le Dr Warren Foltz, physicien principal en IRM au Star Innovation Center, le Dr Adam Waspe, physicien principal de l’UFHI à l’Hospital for Sick Children, et Suzanne Wong, diplômée de maîtrise en sciences appliquées du laboratoire Drake de l’hôpital pour enfants malades de Toronto, feront la démonstration de la procédure. Pour commencer, rasez la patte arrière de la souris retenue à l’aide de tondeuses et essuyez-la avec de l’éthanol à 70%.
Aspirer environ 10 000 cellules dans 10 microlitres de solution de suspension cellulaire à l’aide d’une seringue de microlitre. Étendez la patte postérieure droite de la souris et injectez la suspension cellulaire dans un mouvement régulier dans la musculature de la cuisse à l’aide d’une seringue de microlitre avec une aiguille de calibre 26. L’aiguille doit être insérée parallèlement au fémur vers le genou, en prenant soin de ne pas frapper le nerf sciatique.
Retirez l’aiguille et remettez la souris dans une deuxième cage. Évaluez quotidiennement les animaux et surveillez leurs membres postérieurs pour la croissance tumorale par palpation. Imagez la souris anesthésiée à l’aide du scanner IRM.
Sur l’image pondérée T2, notez les dimensions de la plaine et le nombre de tranches axiales dans lesquelles la tumeur apparaît. Notez l’emplacement de la tumeur en référence au fémur et à la surface latérale de la cuisse où l’onde ultrasonore entrerait. Pour préparer le système HIFU de petit calibre, allumez le générateur, placez la membrane sur le transducteur et remplissez le transducteur avec suffisamment d’eau désionisée jusqu’à ce que la membrane soit détendue sous le transducteur.
Mais pas si ferme que cela comprimerait la souris. Dégazer l’eau dans le circuit du transducteur pendant 30 minutes pour éliminer l’oxygène dissous du milieu. Après avoir anesthésié la souris et l’avoir transférée dans un cône nasal, appliquez un lubrifiant cornéen sur les yeux pour éviter les dommages dus à l’absence de réflexe de clignement sous anesthésie.
Rasez le membre postérieur droit de la souris. Appliquez de la crème dépilatoire sur la zone rasée, y compris tout le membre postérieur droit. Placez la souris sous une lampe chauffante dans l’armoire de biosécurité pour aider à la régulation thermique.
Et retirez les poils et la crème dépilatoire une minute après l’application. Déplacez la souris vers un cône nasal compatible IRM sur le traîneau IRM et placez la souris avec le côté porteur non tumoral vers le bas et la tumeur supérieure à l’intérieur d’un porte-souris imprimé en 3D sur le traîneau. Placez une lampe chauffante près de la souris pour la garder au chaud.
Si nécessaire, couper sur un segment de tampon de gel à ultrasons comprimé pour placer sous la souris tapisser le bas du support avec une épaisseur pour niveler la tumeur vers le haut du support. Éloignez la jambe non impliquée de la jambe tumorale, soit sous la souris, soit étendue avec la jambe tumorale fléchie. Assurez-vous que les pieds ne sont pas dans le champ proche ou éloigné de la tumeur et le chemin du faisceau d’ultrasons.
Pour insérer la sonde de température œsophagienne, enfilez la sonde œsophagienne à travers le cône nasal et frottez le cou de la souris. Inclinez le nez de la souris vers le haut pour créer une ligne de sa bouche directement à son estomac en étendant la tête. Faites glisser la sonde thermique au-dessus de la langue d’environ 0,5 centimètre dans l’œsophage de la souris et replacez le cône nasal autour du nez de la souris.
Fixez la sonde œsophagienne et le cône nasal au sommet du traîneau. Ensuite, insérez la sonde de température rectale et fixez-la avec du ruban adhésif. Insérez un autre tampon de gel si nécessaire et appliquez un lubrifiant pour les yeux ou un gel à ultrasons autour du membre postérieur droit pour combler les lacunes.
Insérez un cathéter veineux de queue à aiguille papillon de calibre 27 dans une veine latérale de la queue fixée à un microtube avec 40 microlitres d’espace mort et du ruban adhésif solidement. Placez le moniteur respiratoire avec le câble de connexion vers la tête de la souris afin qu’il n’interfère pas avec le placement du transducteur à ultrasons, fixé avec du ruban adhésif. Utilisez deux personnes pour transporter la souris préparée, le traîneau de souris, la ligne d’anesthésie, la ligne respiratoire, le cathéter de la veine de queue et les cordons de sonde thermique dans le scanner IRM et placez-les dans le support de traîneau IRM.
Tout le monde a été examiné et rien n’est apporté dans la suite MR, qui est ferromagnétique ou pourrait être endommagé dans le fort champ magnétique du système. Une fois que l’opérateur du logiciel HIFU a déplacé le ménisque du transducteur directement sur la tumeur pour un alignement initial, appliquez un lubrifiant pour les yeux, ou un gel à ultrasons dégazé, sur la peau glabre au-dessus de la tumeur et couplez le transducteur HIFU à la zone tumorale. Connectez la conduite d’administration de médicaments de la pompe automatique au cathéter de la veine de la queue et calculez la quantité d’espace mort dans la ligne veineuse de la queue et la ligne de connexion.
Faites glisser le traîneau HIFU de la souris sur des rails IRM au centre de l’IRM et placez le dispositif de réchauffement par convection d’air sur le réglage le plus chaud. Pointez le tube soufflant de l’air vers la souris au centre de l’alésage IRM et fixez-le avec du ruban adhésif. Le dispositif de réchauffement sera ensuite tourné à son réglage le plus bas pour éviter la surchauffe de la souris pendant la sonication.
Acquérir les images IRM de l’étude axiale et sagittale pour déterminer l’emplacement de la tumeur pour le ciblage de la sonication, y compris la profondeur. Ajustez la position du transducteur en conséquence à l’aide du logiciel HIFU en insérant la distance de mouvement souhaitée telle que mesurée sur l’image, puis en cliquant sur la direction de la flèche pour vous déplacer. Notez également l’emplacement du tube de dérive.
Répétez l’opération si nécessaire. Déterminez l’emplacement du point focal du transducteur dans le plan cornal en effectuant une brève sonication continue de 50 millivolts pendant cinq secondes pendant l’acquisition thermométrique de la grenaille d’essai. Alignez les images de l’enquête IRM avec la vue cornale du point focal dans le logiciel HIFU.
Examinez les images pour l’emplacement de la tumeur par rapport à la structure osseuse et au rectum, et révisez le positionnement du transducteur si nécessaire. Répétez la sonication de tir d’essai pendant l’imagerie thermique à neuf répétitions pour confirmer s’il y a un échauffement uniforme et précis dans le volume de la tumeur avec un chauffage hors cible minimal. Ajustez l’emplacement de la tranche, l’emplacement du transducteur et la profondeur de direction et confirmez les performances de chauffage en répétant les tirs d’essai si nécessaire.
À l’aide du logiciel de surveillance du traitement HIFU, définissez la région d’intérêt, ou ROI, pour la surveillance thermométrique dans le profil de chauffage final en mesurant la distance à déplacer, puis en modifiant les coordonnées de la grille dans le programme. Définissez un retour sur investissement dans le signal de fluide du tube de dérive pour la correction de la dérive de la sortie thermométrique. Si ce signal de fluide n’est pas bien défini dans l’image de planification axiale au niveau de la tumeur, la sortie directe de la sonde de température à fibre optique dans le tube de dérive est utilisée pour la correction de la dérive.
Entrez la température de base en fonction de la température de la sonde rectale pour les mesures thermométriques. Ouvrez les spécifications de traitement hyperthermique de 20 minutes dans le logiciel et démarrez la sonication une fois que les images MR de référence sont collectées et que la thermométrie commence. Effectuez un traitement de 20 minutes pendant l’imagerie thermique à l’aide du logiciel de contrôleur intégré à dérivée intégrative proportionnelle, ou PID.
Injectez le médicament sélectionné 1,5 minute après que la température dans le ROI se réchauffe à la température souhaitée. Si la température rectale augmente rapidement pendant le traitement et dépasse 40 degrés Celsius, arrêtez la sonication et laissez la température rectale baisser avant de recommencer. Une fois le traitement terminé, retirez la souris de l’alésage IRM, en assurant l’hémostase au site d’insertion du cathéter de la veine de la queue et transférez-la dans l’armoire de biosécurité.
Lavez le gel à ultrasons et le lubrifiant de la patte arrière avec de l’eau. Transférez la souris dans sa cage et surveillez sa récupération. Pointez la lampe chauffante à une extrémité de la cage pour aider à la régulation thermique pendant la récupération.
En utilisant ce protocole d’hyperthermie, les tumeurs du membre postérieur ont pu être chauffées de manière constante à la température de consigne souhaitée pendant toute la durée du traitement. La température surveillée pendant le traitement représentatif est représentée sur cette figure. Les températures moyennes du 10e centile supérieur et du 90e centile supérieur de tous les voxels dans le retour sur investissement sont présentées ici.
Les températures moyennes pendant le traitement dans le ROI pour chaque souris ont été testées pendant la phase d’optimisation avec l’écart type. La température moyenne globale est également indiquée. Les taux de réussite du traitement hyperthermique ont également été améliorés au fil du temps.
Le succès du traitement dépendait des critères d’inclusion. C’est la température systémique, la température tumorale et la variation avec le retour sur investissement et l’absence de chauffage distal. Ici, la ligne bleue représente le pourcentage de souris pour lesquelles le traitement a réussi et les barres orange représentent le nombre de souris traitées.
Chaque traitement fait référence à une date distincte à laquelle les expériences ont été menées. Pour déterminer le temps optimal de traitement par hypothermie pour d’autres études, deux durées de traitement ont été testées, 10 minutes et 20 minutes. La chromatographie liquide à haute performance et la spectrométrie de masse, ou HPLC MS, ont été utilisées pour évaluer la quantité de doxorubicine dans les tumeurs et quantifier la différence d’accumulation de doxorubicine entre les durées testées.
Les résultats démontrent la signification entre la quantité de doxorubicine dans la tumeur dans le groupe doxorubicine liposomale thermosensible de 20 minutes plus hyperthermie par rapport au contrôle thermique normal. Aucune différence n’a été observée dans la tumeur dans les groupes doxorubicine libre. Lors de la préparation et du positionnement de la masse, il est impératif que le faisceau HIFU ne soit pas obstrué.
Les bulles d’air dans le gel ou l’os dans le trajet du faisceau doivent être évitées. Nous prélevons des tissus et du sang pour analyser la pharmacocinétique et les niveaux de toxicité dans divers organes ainsi que pour examiner la réponse immédiate et retardée du système immunitaire au traitement.
