生物発光とマイクロCTイメージングで腫瘍転移と溶骨性病変の監視

要約

骨転移の実験的マウスモデルは、ルシフェラーゼを発現する乳腺腫瘍細胞の心臓内の送達後に設立されました。開発腫瘍と溶骨性病変の結果は、生物発光とマイクロCT画像を縦方向にモニターした。

要約

nu / nuマウスにMDA - MB - 231 - lucを- D3H2LN細胞の以下の心臓内の配達、注入された動物に開発された全身転移。 IVISスペクトラムを用いた生物発光イメージングは​​腫瘍の信号とその位置を測定するためにDLIT再建を含む配信手順に従って腫瘍細胞の分布と発展を監視するために採用した。

脛骨と大腿骨に溶骨性活動および病変のトリガー骨組織への転移病変の開発は、マイクロCTを用いて縦方向に評価した。イメージング、高速イメージングと低X線量で量子FXマイクロCTシステムを用いて行った。低放射線量では、複数のイメージングセッションがはるかにLD50以下累積X線量で実行することができます。マウスのイメージングシャトルのデバイスは、順次画像にIVISスペクトラムと量子FXの両方を持つマウスは、生​​物発光とCT画像の両方で正確な動物の位置決めを達成するために使用されました。光学とCTデータセットは、リビングイメージ4.1ソフトウェアを使用して、3 dimentionsで共同登録されていた。このマルチモードのアプローチは、溶骨性活動と同時に、腫瘍の成長と発展の綿密なモニタリングが可能になります。

プロトコル

縦画像は、疾患の進行に従うか、または治療の効果を測定するための前臨床試験で使用されています。腫瘍学では、光学的方法は、腫瘍の成長を監視し、そのような研究では各時点での細胞増殖や遺伝子発現の正確な定量を実現するために厳格なツールを提供しています。解剖学的変化がmicroCTのような高解像度の技法を用いて測定することができますが、長手方向の画像を低X線量は、生物学的なアーチファクトを回避するために使用されている必要があります。光とmicroCT画像は最大の情報が動物モデルから抽出されることを確実に機能し、解剖学的データの組み合わせを提供するために共同で登録することができます。

1。細胞の準備

1. Caliperは、マウスモデルにおける前臨床研究のためのルシフェラーゼ発現する癌細胞株の範囲を提供します。
2. MDA - MB - 231 - lucを- D2H2LNは、in vivoでtumorgenesisの光学的指標として使用できるルシフェラーゼ遺伝子を発現するヒト乳癌細胞株です。この細胞株は、D3H1乳腺脂肪体の腫瘍由来の自発的なリンパ節転移から作成され、積極的に転移を形成することが知られている。
3. 細胞は、容易に選択マーカーを必要とせず、標準のメディアで育つ無菌凍結培養物として提供されています。
4. 注射の前に動物にルシフェラーゼ活性を確認するには90％コンフルエントフラスコをトリプシン処理によって回収される。ルシフェラーゼ活性をマイクロタイタープレートに50,000細胞を調剤し、連続希釈を行うことによって測定されます。

2。動物の細胞の心臓内注射

1. 注射の前に、動物は3％イソフルランを使用して麻酔する。
2. 1から3000000細胞は、左心室への50ULボリュームに注入されています。細胞懸濁液は、注入のテクニックを検証するために150ug/ml D -ルシフェリンが含まれています。
3. 正しい心腔内注射のマウスを確認するには、IVISシステムで撮像する。体全体にBLIの信号を示すマウスが正しく注入されています。信号がローカライズされている場合、細胞は中心部に正しく注入されていない。

3。 BLIイメージングは​​、転移を監視する

1. イメージングシャトルは、IVISスペクトラムとQuantumFX microCTシステムの両方でデータのキャプチャにマウスをサポートしています。
2. シャトルは、イメージングのための同じ位置で動物を維持するのに役立ちますし、共同登録、自動で支援するために基準信号を内蔵しています。チャンバーは、麻酔を維持するためにisofluoranceの気化器に接続されています。
3. リビングイメージのソフトウェア4.1の​​イメージングウィザードが自動的に露出時間、絞りとビニングを選択し、定量的なデータの収集を確保するために使用することができます。
4. 複数の画像を取得し、実験の性質に応じて数秒または数か月をカバーする長期的な研究に比較することができます。
5. 細胞の6日目注射後は、IVISスペクトラムとBLIの画像は、9つのマウスのうち7人で骨に転移を示しています。

4。マイクロCTを用いた骨溶解性病変の長手方向のモニタリング

1. BLIを使用して目に見える明らかな骨転移を示したマウスはQuantum FXマイクロCTシステムで撮像した。
2. 量子FXマイクロCTシステムは、前臨床試験で真の長手方向のマイクロCTを有効にするのに十分な低X線量で高品質画像を提供します。
3. 両下肢の骨の劣化は、長手方向に分足らずでこのシステムを使用して監視できます。
4. マウスは、イソフルラン3％の麻酔とIVISスペクトラムのシステムから直接転送することができます。
5. 二つの60ミリメートルのイメージは、全体の動物のビューをキャプチャするために一緒にステッチされています。
6. 30ミリメートルFOVは、高分解能のイメージング膝関節に最適です。
7. 骨転移を測定し、定量化するために十分に高い解像度を持つ単一のスキャンがわずか18秒かかり、唯一の13mGyの線量を提供します。
8. マウスは、動物の腫瘍の成長や健康に影響を与えることなく、マイクロCTシステムで36日間で8回まで画像化した。
9. マイクロCTイメージングは​​、骨のleisionsは、BLIの信号の増加に対応する、10日目に表示されていましたし、非常に急速に進んだことを示した。

5。 3D BLIとUCTの共同登録と分析

1. 一度イメージが三次元再構成に同時登録できるIVISのスペクトルと量子FXマイクロCTシステムのデータの両方でキャプチャされています。
2. MicroCT画像はDICO​​Mファイルとしてエクスポートして、リビングイメージ4.1 3Dマルチモダリティのツールにロードされます。
3. リビングイメージソフトウェアで光信号を再構成する立体的にDLITプログラムを実行します。
4. ソフトウェアの基準ツールは、マイクロCT画像への光BLIの信号を共同登録するために使用されます。
5. Coregisteredデータセットは、ここで我々は骨の溶骨性病変の開発と一緒に転移性腫瘍の成長を追跡している疾患の進行中に複数のパラメータを監視するために定量的に分析することができます。

ディスカッション

microCTと小動物イメージングは​​、腫瘍の開発（。。; Labrinidisら、2009 Coweyら2007）などの病理学的条件下での監視溶骨性病変に適用されている。ルシフェラーゼ標識した腫瘍の生物発光イメージングを広く事前に臨床的に採用されているように、生物発光とmicroCT画像の共同登録は生物発光信号（Kaijzelら、2007）の解剖学的位置のより良い定義を提供する。ルシフェラーゼというラベルの乳房の腫瘍細胞株MDA - MB - 231 -リュック- D3H2LNと以前の研究では、イントラ心臓注射後の骨と溶骨性病変の発生に転移を示した（ジェンキンスら、2005;。ミンら、2005）。本研究では、組合せ、光と全身MDA - MB - 231 - lucを- D3H2LN転移モデルと低放射線線量microCTイメージングによる腫瘍転移と溶骨性活動の縦断的研究を検討した。我々は新しく開発されたリビングイメージ4.1ソフトウェア（恒ら、2010）とIVISスペクトラムと量子FX microCTシステムと達成生物発光とCTの共同登録を連続イメージングを行った。 IVISによる生物発光イメージングは​​腫瘍を早期に検出できるように、高感度を持つ腫瘍細胞の非侵襲的な検出を提供します。量子FXとイメージングは​​、骨病変および詳細な解剖学的情報の正確な三次元再構成を可能にします。量子FXシステムは、疾患の進行の長手方向の監視を可能にする低放射線量イメージングを、提供しています。骨病変および腫瘍転移の相関は、共同登録画像に描かれ、そして病変開発のマルチモダリティの追跡の利点は、縦方向に明確に実証された。