אנו מכירים בתמיכת המכון הלאומי לסרטן (NCI) R01 CA128908 ומחקר רפואי מלגת סטנפורד Scholar. אין קונפליקט פוטנציאלי אחר של עניין רלוונטי למאמר זה דווח.

1. דגם גידול <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרבות H460 תאים (אוסף תרבות סוג אמריקאי) בשנת 1640 RPMI בינוני בתוספת סרום 10% שור עוברי ו1% פניצילין / סטרפטומיצין (Invitrogen חי טכנולוגיות). יש לציין שהבחירות של שורות תאים, מדיומי תרבות, מיקומים של חיסון, מספר xenografts לכל עכבר, ושיקולים אחרים כולם להיות מותאם למטרות של מחקר מסוים. כאן אנחנו נציג תכנון פרויקט ספציפי אחד שישמש כהמחשה בלבד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על שורות תאים באווירת humidified של CO 2 5% על 37 מעלות צלזיוס ושינוי עד בינוני טרי בכל יום אחר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר 75% monolayer confluent של תאים נוצר, לנתק את monolayer עם טריפסין ולנתק תאים לתוך השעית תא בודד לתרבית תאים נוספות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשעות כ 1 × 10 6 תאים H460 בפוספט שנאגר מלוח (PBS; Invitrogen) ושתל תת העור בכתפיים שניהם שמאליות וימניות של עכברים בעירום (עכברים בעירום athymic נשיים (נו / נו), 4 - 6 שבועות, נהר מעבדות צ&#39;רלס, Inc). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר לגדל גידולים ל150-200 מ&quot;מ 3. זה לוקח כ 2 שבועות לH460 xenografts גידול לגדול לגודל זה. תקן קליפר המדידה מתבצעת כדי לעקוב אחר גודל גידול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר גידולים להגיע לגודל אידיאלי עכברי הנושאים הגידולים מוכנים כעת לטיפול בתחום הדמית vivo הוא באמצעות PET ו CLI. </li></ol> 2. PET <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע את מחקרי PET על פי לוח זמנים זה או כל וריאציה שלו בהתאם לפרויקט הספציפי (איור 1) 12. מספר גורמים יכולים להשפיע על העיצוב של לוח הזמנים, כולל, אך לא מוגבל, לבחירה של קווי גידול xenograft סלולרי, תרופות נגד סרטן, ומשטרי מינון. כאן אנחנו נציג לוח זמני הדמיה אחד ספציפי בלבד. מחקרי CLI הם שיבוצעו על פילוחו זמנים כמו אלה של מחקרי PET, עם CLI בוצע מייד לאחר PET המקביל. יש גם לציין כאן שמטרת מחקרי PET היא בעיקר עבור אימות של תוצאות CLI. עבור משתמשים הרגילים שפשוט רוצים להשתמש במכשירים אוי לבדיקות הדמית radiolabeled, לא PET הוא הכרחי. עם זאת, אם אחד לא עושה אימות PET רצון יש להדגיש כי מכשירי PET וCLI חייבים להיות ממוקמים בקרבה קרובה מאוד לאימות כדי להיות מוצלחת בגלל זמן מחצית החיים הקצר של 18 F (109.77 דקות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחלק עכברים לקבוצות טיפול ובקרה (n ≥ 3 כל אחד). טיפול בעכברים בקבוצת הטיפול עם 2 זריקות של bevacizumab של 20 מ&quot;ג / ק&quot;ג בימים 0 ו 2. יום 0 מוגדר על ידי הזריקה הראשונה. יש לציין כי ביום -1 סריקה מראש צריכה להתבצע הוא באמצעות PET ו CLI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> PET של החיות הקטנות של עכברי גידול הוא שיש לבצע עם סורק R4 מכרסם מודל (Siemens Medical Solutions ארה&quot;ב, Inc). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרדם את כל העכברים עם 2% isoflurane (Aerrane; קסטר) ולהזריק עם 3&#39;-Deoxy-3&#39;-18-F-fluorothymidine (18-F-FLT; 7.3-8.0 MBq [198-215 μCi]) דרך וריד הזנב. בדיקת PET היא להיות מדוללת ב PBS לפני ההזרקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר השעה 1, להרדים עכברים שוב ולמקם עכברים מורדמים נוטים וסמוך למרכז שדה ראייה של סורק PET של החיות קטנות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג סריקות סטטיים שלוש דקות ולשחזר את התמונות על ידי אלגוריתם מרבי 2-ממדי מסודר, תת ציפייה. תיקון רקע אינו הכרחי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צייר אזורים של עניין (Rois; 5 פיקסלים לפרוסות עטרה וtransaxial) על גידולים על תמונות ריקבון המתוקן-עטרה כל הגוף. השג את הספירה המרבית לכל פיקסל לדקה מRois ולהמיר לספירה למ&quot;ל לדקה על ידי שימוש בכיול מתמיד. בהנחה של צפיפות רקמה של 1 גרם / מ&quot;ל, להמיר Rois לספירהלגרם לדקה. לקבוע ערכי זהות / g% ROI-derived תמונה על ידי חלוקת ספירות לגרם לדקה על ידי חומר מוזרק. תיקון הנחתה לא הכרחי. </li></ol> 3. CLI <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> CLI הוא שיש לבצע במערכת ספקטרום IVIS (Caliper מדעי חיים). רכישה וניתוח של תמונות הן להתבצע באמצעות תמונת חיים 3.0 תוכנה (Caliper מדעי חיים). הדמית גל נפתר רפאים היא שיש לבצע באמצעות פס צר 18-סט פליטת סינון (490-850 ננומטר). שוב, לכל עכבר, לבצע CLI מייד לאחר PET כדי למזער את כמות ההתפרקות רדיואקטיבית אם מחקרי PET כלולים בפרוטוקול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח בעלי חיים בחדר האור חזק בתחת הרדמת isoflurane. עכברים מרובים ניתן להציב בו זמנית להגדיל את התפוקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש תמונות באמצעות זמן חשיפת דקות 3 (f / להפסיק = 1, binning = 4). השתמש באותן גדרות התאורה (מתח מנורה, מסננים, f / תחנה, שדות של נוף, binning) לרכוש את כל התמונות. השתמש באזור העור הגבה כדי לחשב את עוצמת האות של רקמת רקע. לנרמל את פליטת פלואורסצנטי לפוטונים לשנייה לסנטימטר בריבוע לsteradian (P / S / 2 סנטימטר / SR). </li></ol> 4. נציג תוצאות השוואה ויזואלית בין תמונות PET CLI ויכולה להתבצע בקלות. לאחר מאחד סרגל קנה המידה על פני תמונות מאותו הערוץ ומקום צד תמונות CLI ו PET ידי צד אחד יכול לראות בפנל נציג זה (איור 2 א) שגם CLI וPET גילו אותות ירדו משמעותי מH460 xenografts בעכברים שטופלו מטיפול מראש עד היום 3, אפקט טיפולי משמעותי המצביע. לשם השוואה, עלה בשיעור מתון לאותות ללא שינוי נצפו בעכברים שלא טופלו באותה התקופה הזמן (מידע לא מוצג). על ידי בדיקה ויזואלית בלבד אפשר לראות שיש עקביות טובה בין ניגודים סרטניים שאינם חזותיים<html> ized ממספר המזוהה וPET. למעשה, המתאם החזותי הזה יש רזולוציה מספיקה כדי להראות נימק מרכזי של גידול משני למשטר הטיפול נגד הסרטן (בבקשה להשוות את המספר המזוהה ותמונות PET מיום 3). כדי לאמת את ממצאי quantifications ההדמיה וניתוח מתאם יכול להתבצע. Quantifications של CLI ותמונות PET והתאמת פשוט באמצעות רגרסיה לינארית הראה כי שתי שיטות אכן הייתה קורלציה מצוינת (האיור 2B, R 2 = 0.9309 לנ 18-FLT חקרו קבוצת טיפול). יש לציין, בכל CLI שלנו ומחקרי הדמיה PET עם מודלי גידול שונים ותרופות נגד סרטן שונים מורדות ההתקפים להפליא גם קרובות, ולפיכך סביר שכושר מצוין של רגרסיה לינארית גם של כל הנתונים הצוברים (מידע לא מוצג). שני התמונות המייצגות מותאמות מ 12 הפרסום הקודם שלנו. <html> er.within עמודים = &quot;תמיד&quot;&gt; <img src="/files/ftp_upload/4341/4341fig1.jpg" alt="איור 1"/> איור 1. סכמטי של עיצוב ניסיוני של מחקרי PET וCLI. גידולים הושתלו בילטרלי באזור הכתף ואפשרו לגדול ל 150-200 מ&quot;מ 3, ועכברי גידול היו נתוני in vivo ההדמיה באמצעות PET ו CLI ביום -1, 1, ו 3. טיפול bevacizumab בוצע על ידי 2 זריקות של 20 מ&quot;ג / ק&quot;ג בימים 0 ו 2. <img src="/files/ftp_upload/4341/4341fig2.jpg" alt="איור 2"/> איור 2. (א) בחי CLI ותמונות PET של עכברי הנושאים H460 xenografts טופל Bevacizumab לפני טיפול (מראש סריקה) ואחרי הטיפול (יום 3). (B) ניתוח כמוני מקביל של CLI ותוצאות PET (n = 3) ו מתאמים. תמונות עיבוד (6).arge.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.

<ol>
	<li>Weissleder, R., Mahmood, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging.">Molecular imaging.</a> Radiology. 219 (2), 316 (2001).</li><li>Chen, K., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positron+emission+tomography+imaging+of+cancer+biology:+current+status+and+future+prospects.">Positron emission tomography imaging of cancer biology: current status and future prospects.</a> Semin. Oncol. 38 (1), 70 (2011).</li><li>Solomon, M., Liu, Y., Berezin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+imaging+in+cancer+research:+basic+principles,+tumor+detection,+and+therapeutic+monitoring.">Optical imaging in cancer research: basic principles, tumor detection, and therapeutic monitoring.</a> Med. Princ. Pract. 20 (5), 397 (2011).</li><li>Liu, H., Ren, G., Miao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Optical+Imaging+with+Radioactive+Probes.">Molecular Optical Imaging with Radioactive Probes.</a> PLoS One. 5 (3), e9470 (2010).</li><li>Robertson, R., Germanos, M. S., Li, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+imaging+of+Cerenkov+light+generation+from+positron-emitting+radiotracers.">Optical imaging of Cerenkov light generation from positron-emitting radiotracers.</a> Phys. Med. Biol. 54 (16), N355 (2009).</li><li>Xu, Y., Liu, H., Cheng, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Harnessing+the+power+of+radionuclides+for+optical+imaging:+Cerenkov+luminescence+imaging.">Harnessing the power of radionuclides for optical imaging: Cerenkov luminescence imaging.</a> J. Nucl. Med. 52 (12), 2009 (2011).</li><li>Cerenkov, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visible+emission+of+clean+liquids+by+action+of+g-radiation.">Visible emission of clean liquids by action of g-radiation.</a> Dokl Akad Nauk SSSR. 2, 451 (1934).</li><li>Cerenkov, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visible+radiation+produced+by+electrons+moving+in+a+medium+with+velocities+exceeding+that+of+light.">Visible radiation produced by electrons moving in a medium with velocities exceeding that of light.</a> Phys Rev. 52 (4), 0378 (1937).</li><li>Boschi, F., Calderan, L., D'Ambrosio, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+18F-FDG+tumour+uptake+measurements+in+small+animals+using+Cerenkov+radiation.">In vivo 18F-FDG tumour uptake measurements in small animals using Cerenkov radiation.</a> Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 38 (1), 120 (2011).</li><li>Liu, H., Ren, G., Liu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+imaging+of+reporter+gene+expression+using+a+positron-emission-tomography+probe.">Optical imaging of reporter gene expression using a positron-emission-tomography probe.</a> J. Biomed. Opt. 15 (6), 060505 (2010).</li><li>Park, J. C., Yu, M. K., An, G. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+preparation+of+a+hybrid+nanoprobe+for+triple-modality+optical/PET/MR+imaging.">Facile preparation of a hybrid nanoprobe for triple-modality optical/PET/MR imaging.</a> Small. 6 (24), 2863 (2010).</li><li>Xu, Y., Chang, E., Liu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proof-of-concept+study+of+monitoring+cancer+drug+therapy+with+cerenkov+luminescence+imaging.">Proof-of-concept study of monitoring cancer drug therapy with cerenkov luminescence imaging.</a> J. Nucl. Med. 53 (2), 312 (2012).</li><li>Ellis, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bevacizumab.">Bevacizumab.</a> Nat. Rev. Drug Discov. , (2005).</li><li>Hochster, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bevacizumab+in+combination+with+chemotherapy:+first-line+treatment+of+patients+with+metastatic+colorectal+cancer.">Bevacizumab in combination with chemotherapy: first-line treatment of patients with metastatic colorectal cancer.</a> Semin. Oncol. 33, (2006).</li><li>Dothager, R. S., Goiffon, R. J., Jackson, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerenkov+radiation+energy+transfer+(CRET)+imaging:+a+novel+method+for+optical+imaging+of+PET+isotopes+in+biological+systems.">Cerenkov radiation energy transfer (CRET) imaging: a novel method for optical imaging of PET isotopes in biological systems.</a> PLoS One. 5 (10), e13300 (2010).</li><li>Hu, Z., Liang, J., Yang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Cerenkov+luminescence+tomography+of+the+mouse+model+with+SPECT+imaging+validation.">Experimental Cerenkov luminescence tomography of the mouse model with SPECT imaging validation.</a> Opt. Express. 18 (24), 24441 (2010).</li><li>Park, J. C., Il An, G., Park, S. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Luminescence+imaging+using+radionuclides:+a+potential+application+in+molecular+imaging.">Luminescence imaging using radionuclides: a potential application in molecular imaging.</a> Nucl. Med. Biol. 38 (3), 321 (2011).</li><li>Holland, J. P., Normand, G., Ruggiero, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraoperative+imaging+of+positron+emission+tomographic+radiotracers+using+Cerenkov+luminescence+emissions.">Intraoperative imaging of positron emission tomographic radiotracers using Cerenkov luminescence emissions.</a> Mol. Imaging. 10 (3), 177 (2011).</li><li>Liu, H., Carpenter, C. M., Jiang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraoperative+imaging+of+tumors+using+Cerenkov+luminescence+endoscopy:+a+feasibility+experimental+study.">Intraoperative imaging of tumors using Cerenkov luminescence endoscopy: a feasibility experimental study.</a> J. Nucl. Med. , (2012).</li></ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

CLI מתגלה כטכניקת הדמיה מולקולרית מבטיחה כי יש למצוא את הפוטנציאל ביישומים רבים בסיסיים מחקר מדעיים ואפילו שימוש קליני 4,5,15,16,17. היתרונות העיקריים של CLI מעל שיטות הדמיה גרעיניות מסורתיות כגון גזע PET מהשימוש במכשירים אוי, שהם קלים יותר לשימוש, המתאפיינים בזמן קצר ו...

<table border="1"&gt;<tr&gt;<td<strong&gt; שם</strong</td&gt;<td<strong&gt; חברה</strong</td&gt;<td<strong&gt; מספר קטלוגים</strong</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; קו סלולרי H460</td&gt;<td&gt; אוסף תרבות סוג אמריקאי</td&gt;<td&gt; מספר ATCC: HTB-177</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; RPMI 1640 בינוניים</td&gt;<td&gt; Invitrogen טכנולוגיות חיים</td&gt;<td&gt; 12633-012</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; סרום שור עוברי</td&gt;<td&gt; Invitrogen טכנולוגיות חיים</td&gt;<td&gt; 10091-148</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; פניצילין / סטרפטומיצין</td&gt;<td&gt; Invitrogen טכנולוגיות חיים</td&gt;<td&gt; 15640-055</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; פוספט-נאגר מלוח</td&gt;<td&gt; Invitrogen טכנולוגיות חיים</td&gt;<td&gt; 10010-023</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; עכברים בעירום נשיים Athymic</td&gt;<td&gt; צ&#39;ארלס ריבר מעבדות, Inc</td&gt;<td&gt; קוד זנים: 088</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Bevacizumab (אווסטין)</td&gt;<td&gt; Genentech / רוש</td&gt;<td&gt; נ /</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; MicroPET המכרסם R4</td&gt;<td&gt; סימנס פתרונות רפואיים ארה&quot;ב, Inc</td&gt;<td&gt; נ /</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Isoflurane (Aerrane)</td&gt;<td&gt; קסטר</td&gt;<td&gt; מספר קסטר: AHN3637</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; IVIS ספקטרום</td&gt;<td&gt; Caliper מדעי חיים</td&gt;<td&gt; נ /</td&gt;</tr&gt;</table

cerenkov luminescence imaging (cli) for cancer therapy monitoring

בהדמיה מולקולרית, פליטת פוזיטרוני טומוגרפיה (PET) והדמיה אופטית (OI) הן שתיים מהשיטות 1-3 החשובות ביותר וכך נעשתה שימוש הנרחב ביותר. PET מתאפיין ברגישות שלה המעולה ויכולת כימות תוך OI בולט לאי - קרינה, עלות נמוכה יחסית, זמן סריקה קצר, תפוקה גבוהה, וזמינות רחבה לחוקרים בסיסיים. עם זאת, שתי השיטות יש חסרונות גם כן. PET סובל מרזולוציה מרחבית עניות ועלות גבוהה, בעוד OI מוגבל בעיקר ליישומים קליניים בגלל חדירת הרקמה המוגבלת שלה, יחד עם אותות אופטיים פיזור בולטים דרך העובי של רקמות חיות. לאחרונה גשר בין PET ו OI התפתח עם גילוי הארת Cerenkov ההדמיה (CLI) 4-6. CLI הוא שיטת הדמיה חדשה שרותמת Cerenkov קרינה (CR) לradionuclides תמונה עם מכשירים אוי. הרוסי נובל laureate אלכסייביץ&#39; Cerenkov ועמיתיו גילו במקור CR בשנת 1934. זוהי צורה של קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת כאשר חלקיק טעון נוסע במהירות superluminal במדיום דיאלקטרי 7,8. החלקיק הטעון, בין אם פוזיטרון או אלקטרון, perturbs השדה האלקטרומגנטי של המדיום על ידי עקירת האלקטרונים באטומים שלה. אחרי שעבר מפוטוני השיבוש נפלטים כאלקטרונים שנעקרו מלחזור למצב הקרקע. לדוגמה, ריקבון 1 נ 18 נאמד לייצר ממוצע של 3 פוטונים במים 5. מאז הופעתו, CLI נחקר לשימושו במגוון רחב של יישומים, כוללים פרה בתחום הדמית vivo גידול, כתב גן הדמיה, radiotracer פיתוח, multimodality הדמיה, בין יתר 4,5,9,10,11. הסיבה החשובה ביותר לכך שCLI זכה להצלחה רבה עד כה היא כי הטכנולוגיה חדשה זו מנצלת את השיתוף הנמוךרח וזמינות רחבה של OI לradionuclides תמונה, אשר היו אמור להיות צלם רק על ידי שיטות הדמיה גרעיניות יקרות יותר ופחות זמינות כגון PET. כאן, אנו מציגים את השיטה של ​​שימוש CLI לפקח טיפול תרופתי בסרטן. הקבוצה שלנו חקרה לאחרונה היישום החדש הזה ומאומת היתכנותו על ידי מחקר הוכחה של מושג 12. אנחנו הוכחנו כי CLI ו PET הציגו מתאמים מצוינים פני xenografts גידול השונה ובדיקות הדמיה. זה עולה בקנה אחד עם עיקרון העל של CR כי CLI בעצם visualizes אותם radionuclides כמו חיית מחמד. בחרנו Bevacizumab (אווסטין; Genentech / רוש) כסוכן הטיפולי שלנו כי זה הוא מעכב אנגיוגנזה ידועה 13,14. הבשלתה של טכנולוגיה זו בעתיד הקרוב ניתן חזתה שתהיה לו השפעה משמעותית על פיתוח תרופות קליני, סינון, כמו גם ניטור טיפול של חולים שקבלו טיפולים.

Watch this Scientific Journal Video about Cerenkov Luminescence Imaging CLI for Cancer Therapy Monitoring at JoVE.com

Cerenkov Luminescence Imaging CLI for Cancer Therapy Monitoring

השימוש בCerenkov הארת ההדמיה (CLI) לניטור טיפול בסרטן קליני מתואר כאן. שיטה זו מנצלת Cerenkov הקרינה (CR) ודימות אופטית (OI) כדי להמחיש בדיקות radiolabeled ובכך מספקת אלטרנטיבה לPET במעקב קליני וטיפולי הקרנת סמים.

Cerenkov הארת ההדמיה (CLI) לניטור ריפוי הסרטן

In  molecular imaging, positron emission tomography (PET) and optical imaging (OI)  are two of the most important and thus most widely used modalities1-3. ...

cerenkov-luminescence-imaging-cli-for-cancer-therapy-monitoring

Research

JoVE Journal

Medicine

Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for Cancer Therapy Monitoring

13.6K Views.  Stanford University. השימוש בCerenkov הארת ההדמיה (CLI) לניטור טיפול בסרטן קליני מתואר כאן. שיטה זו מנצלת Cerenkov הקרינה (CR) ודימות אופטית (OI) כדי להמחיש בדיקות radiolabeled ובכך מספקת אלטרנטיבה לPET במעקב קליני וטיפולי הקרנת סמים.

Video: Cerenkov Luminescence Imaging CLI for Cancer Therapy Monitoring

Monitoring Tumor Metastases and Osteolytic Lesions with Bioluminescence and Micro CT Imaging

Following intracardiac delivery of MDA-MB-231-luc-D3H2LN cells to Nu/Nu mice, systemic metastases developed in the injected animals. Bioluminescence imaging using IVIS Spectrum was employed to monitor the distribution and development of the tumor cells following the delivery procedure including DLIT reconstruction to measure the tumor signal and its location.
Development of metastatic lesions to the bone tissues triggers osteolytic activity and lesions to tibia and femur were evaluated longitudinally using micro CT. Imaging was performed using a Quantum FX micro CT system with fast imaging and low X-ray dose. The low radiation dose allows multiple imaging sessions to be performed with a cumulative X-ray dosage far below LD50. A mouse imaging shuttle device was used to sequentially image the mice with both IVIS Spectrum and Quantum FX achieving accurate animal positioning in both the bioluminescence and CT images. The optical and CT data sets were co-registered in 3-dimentions using the Living Image 4.1 software. This multi-mode approach allows close monitoring of tumor growth and development simultaneously with osteolytic activity.

An experimental mouse model of bone metastasis was established following intracardiac delivery of luciferase expressing mammary tumor cells. Tumor development and resulted osteolytic lesion were monitored longitudinally with bioluminescence and micro CT imaging.

ניטור גרורות סרטן ונגעים Osteolytic עם פליטת אור CT ו - Micro Imaging

Following intracardiac delivery of MDA-MB-231-luc-D3H2LN cells to Nu/Nu mice, systemic metastases developed in the injected animals. Bioluminescence ...

Modeling and Imaging 3-Dimensional Collective Cell Invasion

A defining characteristic of cancer malignancy is invasion and metastasis 1. In some cancers (e.g. glioma 2), local invasion into surrounding healthy tissue is the root cause of disease and death. For other cancers (e.g. breast, lung, etc.), it is the process of metastasis, in which tumor cells move from a primary tumor mass, colonize distal sites and ultimately contribute to organ failure, that eventually leads to morbidity and mortality 3. It has been estimated that invasion and metastasis are responsible for 90&#37; of cancer deaths 4. As a result, there has been intense interest in identifying the molecular processes and critical protein mediators of invasion and metastasis for the purposes of improving diagnosis and treatment 5.
A challenge for cancer scientists is to develop invasion assays that sufficiently resemble the in vivo situation to enable accurate disease modeling 6. Two-dimensional cell motility assays are only informative about one aspect of invasion and do not take into account extracellular matrix (ECM) protein remodeling which is also a critical element. Recently, research has refined our understanding of tumor cell invasion and revealed that individual cells may move by elongated or rounded modes 7. In addition, there has been greater appreciation of the contribution of collective invasion, in which cells invade in strands, sheets and clusters, particularly in highly differentiated tumors that maintain epithelial characteristics, to the spread of cancer 8.
We present a refined method 9 for examining the contributions of candidate proteins to collective invasion 10. In particular, by engineering separate pools of cells to express different fluorescent proteins, it is possible to molecularly dissect the activities and proteins required in leading cells versus those required in following cells. The use of RNAi provides the molecular tool to experimentally disassemble the processes involved in individual cell invasion as well as in different positions of collective invasion. In this procedure, mixtures of fluorescently-labeled cells are plated on the bottom of a Transwell insert previously filled with Matrigel ECM protein, then allowed to invade "upwards" through the filter and into the Matrigel. Reconstruction of z-series image stacks, obtained by confocal imaging, into three-dimensional representations allows for visualization of collectively invading strands and analysis of the representation of fluorescently-labeled cells in leading versus following positions.

Models of tumor cell invasion into three-dimensional extracellular matrix better reflect the in vivo situation than two-dimensional motility assays. Using matrix invasion assays combined with confocal imaging of fluorescently-labeled cells, detailed information on invasion modes and the distinct contributions of leading versus following cells can be obtained.

מידול והדמיה 3-Dimensional Cell קיבוציים Invasion

A defining characteristic of cancer malignancy is invasion and metastasis 1. In some cancers (e.g. glioma 2), local invasion into surrounding healthy ...

Protocols for Assessing Radiofrequency Interactions with Gold Nanoparticles and Biological Systems for Non-invasive Hyperthermia Cancer Therapy

Cancer therapies which are less toxic and invasive than their existing counterparts are highly desirable. The use of RF electric-fields that penetrate deep into the body, causing minimal toxicity, are currently being studied as a viable means of non-invasive cancer therapy. It is envisioned that the interactions of RF energy with internalized nanoparticles (NPs) can liberate heat which can then cause overheating (hyperthermia) of the cell, ultimately ending in cell necrosis.
In the case of non-biological systems, we present detailed protocols relating to quantifying the heat liberated by highly-concentrated NP colloids. For biological systems, in the case of in vitro experiments, we describe the techniques and conditions which must be adhered to in order to effectively expose cancer cells to RF energy without bulk media heating artifacts significantly obscuring the data. Finally, we give a detailed methodology for in vivo mouse models with ectopic hepatic cancer tumors.

We describe the protocols used to investigate the interactions of 13.56 MHz radiofrequency (RF) electric-fields with gold nanoparticle colloids in both non-biological and biological systems (in vitro/vivo). These interactions are being investigated for applications in cancer therapy.

פרוטוקולים להערכת אינטראקציות גל רדיו עם זהב חלקיקים ומערכות ביולוגיות ללא פולשני היפרתרמיה טיפול בסרטן

Cancer therapies  which are less toxic and invasive than their existing counterparts are highly  desirable. The use of RF electric-fields that penetrate ...

Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue

Brown adipose tissue (BAT), widely known as a &#8220;good fat&#8221; plays pivotal roles for thermogenesis in mammals. This special tissue is closely related to metabolism and energy expenditure, and its dysfunction is one important contributor for obesity and diabetes. Contrary to previous belief, recent PET/CT imaging studies indicated the BAT depots are still present in human adults. PET imaging clearly shows that BAT has considerably high uptake of 18F-FDG under certain conditions. In this video report, we demonstrate that Cerenkov luminescence imaging (CLI) with 18F-FDG can be used to optically image BAT in small animals. BAT activation is observed after intraperitoneal injection of norepinephrine (NE) and cold treatment, and depression of BAT is induced by long anesthesia. Using multiple-filter Cerenkov luminescence imaging, spectral unmixing and 3D imaging reconstruction are demonstrated. Our results suggest that CLI with 18F-FDG is a practical technique for imaging BAT in small animals, and this technique can be used as a cheap, fast, and alternative imaging tool for BAT research.

In this video report, we show the application of Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for interscapular brown adipose tissue in mice under activated and depressed conditions.

Cerenkov הארת ההדמיה של רקמות Interscapular בראון שומן

Brown adipose tissue (BAT), widely known as a &#8220;good fat&#8221; plays pivotal roles for thermogenesis in mammals. This special tissue is closely ...

Dynamic Lung Tumor Tracking for Stereotactic Ablative Body Radiation Therapy

Physicians considering stereotactic ablative body radiation therapy (SBRT) for the treatment of extracranial cancer targets must be aware of the sizeable risks for normal tissue injury and the hazards of physical tumor miss. A first-of-its-kind SBRT platform achieves high-precision ablative radiation treatment through a combination of versatile real-time imaging solutions and sophisticated tumor tracking capabilities. It uses dual-diagnostic kV x-ray units for stereoscopic open-loop feedback of cancer target intrafraction movement occurring as a consequence of respiratory motions and heartbeat. Image-guided feedback drives a gimbaled radiation accelerator (maximum 15 x 15 cm field size) capable of real-time &#177;4 cm pan-and-tilt action. Robot-driven &#177;60&#176; pivots of an integrated &#177;185&#176; rotational gantry allow for coplanar and non-coplanar accelerator beam set-up angles, ultimately permitting unique treatment degrees of freedom. State-of-the-art software aids real-time six dimensional positioning, ensuring irradiation of cancer targets with sub-millimeter accuracy (0.4 mm at isocenter). Use of these features enables treating physicians to steer radiation dose to cancer tumor targets while simultaneously reducing radiation dose to normal tissues. By adding respiration correlated computed tomography (CT) and 2-[18F] fluoro-2-deoxy-&#7429;-glucose (18F-FDG) positron emission tomography (PET) images into the planning system for enhanced tumor target contouring, the likelihood of physical tumor miss becomes substantially less1. In this article, we describe new radiation plans for the treatment of moving lung tumors.

Stereotactic ablative body radiation therapy (SBRT) involves the precise delivery of high-dose radiation to cancer tumor targets. A novel SBRT platform offers a first-of-its-kind gimbaled radiation accelerator mounted within a pivoting O-ring gantry capable of dynamic image-guided tumor tracking. Here, we describe dynamic tumor tracking for lung targets.

מעקב גידול ריאות דינמי לstereotactic פולשני גוף קרינת תרפיה

Physicians considering stereotactic ablative body radiation therapy (SBRT) for the treatment of extracranial cancer targets must be aware of the sizeable ...

An Organotypic High Throughput System for Characterization of Drug Sensitivity of Primary Multiple Myeloma Cells

In this work we describe a novel approach that combines ex vivo drug sensitivity assays and digital image analysis to estimate chemosensitivity and heterogeneity of patient-derived multiple myeloma (MM) cells. This approach consists in seeding primary MM cells freshly extracted from bone marrow aspirates into microfluidic chambers implemented in multi-well plates, each consisting of a reconstruction of the bone marrow microenvironment, including extracellular matrix (collagen or basement membrane matrix) and stroma (patient-derived mesenchymal stem cells) or human-derived endothelial cells (HUVECs). The chambers are drugged with different agents and concentrations, and are imaged sequentially for 96 hr through bright field microscopy, in a motorized microscope equipped with a digital camera. Digital image analysis software detects live and dead cells from presence or absence of membrane motion, and generates curves of change in viability as a function of drug concentration and exposure time. We use a computational model to determine the parameters of chemosensitivity of the tumor population to each drug, as well as the number of sub-populations present as a measure of tumor heterogeneity. These patient-tailored models can then be used to simulate therapeutic regimens and estimate clinical response.

We describe a high-throughput drug sensitivity assay for primary multiple myeloma cells. It consists of a reconstruction of the bone marrow microenvironment (including extracellular matrix and stroma) in multi-well plates, and a non-invasive method for longitudinal quantification of cell viability.

מערכת תפוקה Organotypic גבוהה לאפיון של תרופות רגישות של תאי מיאלומה נפוצה ראשיים

In this work we describe a novel approach that combines ex vivo drug sensitivity assays and digital image analysis to estimate chemosensitivity and ...

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of stroke than relying on indirect measurements, and will be a potent and robust vascular research tool. We use an optical imaging approach that labels thrombi with a molecular imaging thrombus marker&#160;&#8212; a Cy5.5 near-infrared fluorescent (NIRF) probe that is covalently linked to the fibrin strands of the thrombus by the fibrin-crosslinking enzymatic action of activated coagulation factor XIIIa during the process of clot maturation. A micro-computed tomography (microCT)-based approach uses thrombus-seeking gold nanoparticles (AuNPs) functionalized to target the major component of the clot: fibrin. This paper describes a detailed protocol for the combined in vivo microCT and ex vivo NIRF imaging of thromboemboli in a mouse model of embolic stroke. We show that in vivo microCT and fibrin-targeted glycol-chitosan AuNPs (fib-GC-AuNPs) can be used for visualizing both in situ thrombi and cerebral embolic thrombi. We also describe the use of in vivo microCT-based direct thrombus imaging to serially monitor the therapeutic effects of tissue plasminogen activator-mediated thrombolysis. After the last imaging session, we demonstrate by ex vivo NIRF imaging the extent and the distribution of residual thromboemboli in the brain. Finally, we describe quantitative image analyses of microCT and NIRF imaging data. The combined technique of direct thrombus imaging allows two independent methods of thrombus visualization to be compared: the area of thrombus-related fluorescent signal on ex vivo NIRF imaging vs. the volume of hyperdense microCT thrombi in vivo.

This protocol describes the application of combined near-infrared fluorescent (NIRF) imaging and micro-computed tomography (microCT) for visualizing cerebral thromboemboli. This technique allows the quantification of thrombus burden and evolution. The NIRF imaging technique visualizes fluorescently labeled thrombus in excised brain, while the microCT technique visualizes thrombus inside living animals using gold-nanoparticles.

משולב האינפרה-אדום הקרוב הדמיה פלורסנט וטומוגרפיה-מחושב מיקרו ישירות חזותי מוחין Thromboemboli

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

Quantitative Visualization of Leukocyte Infiltrate in a Murine Model of Fulminant Myocarditis by Light Sheet Microscopy

Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM), in combination with chemical clearing protocols, has become the gold standard for analyzing fluorescently labelled structures in large biological specimens, and is down to cellular resolution. Meanwhile, the constant refinement of underlying protocols and the enhanced availability of specialized commercial systems enable us to investigate the microstructure of whole mouse organs and even allow for the characterization of cellular behavior in various live-cell imaging approaches. Here, we describe a protocol for the spatial whole-mount visualization and quantification of the CD45+ leukocyte population in inflamed mouse hearts. The method employs a transgenic mouse strain (CD11c.DTR)that has recently been shown to serve as a robust, inducible model for the study of the development of fulminant fatal myocarditis, characterized by lethal cardiac arrhythmias. This protocol includes myocarditis induction, intravital antibody-mediated cell staining, organ preparation, and LSFM with subsequent computer-assisted image post-processing. Although presented as a highly-adapted method for our particular scientific question, the protocol represents the blueprint of an easily adjustable system that can also target completely different fluorescent structures in other organs and even in other species.

Here, we describe a light-sheet microscopy approach to visualize the cardiac CD45+ leukocyte infiltrate in a murine model of aseptic fulminant myocarditis, which is induced by the intratracheal diphtheria toxin treatment of CD11c.DTR mice.

ויזואליזציה כמותית של ליקוציטים לחדור במודל Murine של שריר הלב הדוקרני על ידי מיקרוסקופית גיליון אור

Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM), in combination with chemical clearing protocols, has become the gold standard for analyzing fluorescently ...

Cardiac Magnetic Resonance for the Evaluation of Suspected Cardiac Thrombus: Conventional and Emerging Techniques

We present the conventional cardiac magnetic resonance (CMR) protocol for evaluating a suspected thrombus and highlight emerging techniques.&#160;The appearance of a mass on certain magnetic resonance (MR) sequences can help differentiate a thrombus from competing diagnoses such as a tumor. T1 and T2 signal characteristics of a thrombus are related to the evolution of hemoglobin properties. A thrombus typically does not enhance following contrast administration, which also helps differentiation from a tumor. We also highlight the emerging role of T1 mapping in the evaluation of a thrombus, which can add another level of support in diagnosis. Prior to any CMR exam, patient screening and interviews are critical to ensure safety and to optimize patient comfort. Effective communication during the exam between the technologist and the patient promotes proper breath holding technique and higher quality images. Volumetric post processing and structured reporting are helpful to ensure that the radiologist answers the ordering services&#39; question and communicates these results effectively. Optimal pre-MR safety evaluation, CMR exam execution, and post exam processing and reporting allow for delivery of high quality radiological service in the evaluation of a suspected cardiac thrombus.

The goal of this article is to describe how cardiac magnetic resonance can be used for the evaluation and diagnosis of a suspected cardiac thrombus. The method presented will describe data acquisition as well as the pre-procedure and post-procedure protocol.

תהודה מגנטית קרדיולוגית להערכת החשוד בתרובוס הלב: טכניקות קונבנציונליות והמתעוררים

We present the conventional cardiac magnetic resonance (CMR) protocol for evaluating a suspected thrombus and highlight emerging techniques.&#160;The ...

Multiphoton Intravital Imaging for Monitoring Leukocyte Recruitment during Arteriogenesis in a Murine Hindlimb Model

Arteriogenesis strongly depends on leukocyte and platelet recruitment to the perivascular space of growing collateral vessels. The standard approach for analyzing collateral arteries and leukocytes in arteriogenesis is ex vivo (immuno-) histological methodology. However, this technique does not allow the measurement of dynamic processes such as blood flow, shear stress, cell-cell interactions, and particle velocity. This paper presents a protocol to monitor in vivo processes in growing collateral arteries during arteriogenesis utilizing intravital imaging. The method described here is a reliable tool for dynamics measurement and offers a high-contrast analysis with minimal photo-cytotoxicity, provided by multiphoton excitation microscopy. Prior to analyzing growing collateral arteries, arteriogenesis was induced in the adductor muscle of mice by unilateral ligation of the femoral artery.
After the ligation, the preexisting collateral arteries started to grow due to increased shear stress. Twenty-four hours after surgery, the skin and subcutaneous fat above the collateral arteries were removed, constructing a pocket for further analyses. To visualize blood flow and immune cells during in vivo imaging, CD41-fluorescein isothiocyanate (FITC) (platelets) and CD45-phycoerythrin (PE) (leukocytes) antibodies were injected intravenously (i.v.) via a catheter placed in the tail vein of a mouse. This article introduces intravital multiphoton imaging as an alternative or in vivo complementation to the commonly used static ex vivo (immuno-) histological analyses to study processes relevant for arteriogenesis. In summary, this paper describes a novel and dynamic in vivo method to investigate immune cell trafficking, blood flow, and shear stress in a hindlimb model of arteriogenesis, which enhances evaluation possibilities notably.

The recruitment of leukocytes and platelets constitutes an essential component necessary for the effective growth of collateral arteries during arteriogenesis. Multiphoton microscopy is an efficient tool for tracking cell dynamics with high spatio-temporal resolution in vivo and less photo-toxicity to study leukocyte recruitment and extravasation during arteriogenesis.

הדמיה תוך-חיונית מולטיפוטון לניטור גיוס לויקוציטים במהלך דלקת עורקים במודל מורין גפיים אחוריות

Arteriogenesis strongly depends on leukocyte and platelet recruitment to the perivascular space of growing collateral vessels. The standard approach for ...