トランスレーショナルがん研究における生体内顕微鏡検査と磁気共鳴画像法の併用のための背側Skinfold Window Chamber腫瘍マウスモデル

要約

生体内顕微鏡所見の翻訳は、組織への深さの浸透が浅いという課題があります。ここでは、生体内顕微鏡と臨床的に適用可能な画像モダリティ(CT、MRIなど)の同時登録を可能にし、直接的な空間相関を実現し、生体内顕微鏡所見の臨床翻訳を効率化する可能性のある背側窓室マウスモデルについて説明します。

要約

顕微鏡法や光干渉断層撮影法などの前臨床生体内イメージングは、がん研究において、腫瘍の微小環境とその治療に対する反応を視覚化するための貴重なツールであることが証明されています。これらのイメージングモダリティはミクロンスケールの解像度を持っていますが、組織への浸透深さが浅いため、クリニックでの使用は限られています。CT、MRI、PET などのより臨床的に適用可能な画像モダリティは、浸透深度がはるかに大きくなりますが、空間分解能 (mm スケール) は比較的低くなります。

前臨床の生体内イメージング所見を臨床に変換するには、この ミクロからマクロへの 解像度のギャップを埋める新しい方法を開発する必要があります。ここでは、前臨床の生体内 イメージングと 臨床的に適用可能な(CTおよびMR)イメージングを同じ動物で可能にするように設計された背側スキンフォールドウィンドウチャンバー腫瘍マウスモデルと、これら2つの異なる視覚化方法をリンクする画像解析プラットフォームについて説明します。重要なことに、説明されたウィンドウチャンバーアプローチにより、ウィンドウチャンバー上の基準マーカーを使用して、さまざまなイメージングモダリティを3Dで共登録し、直接的な空間的一致を実現できます。このモデルは、既存の臨床イメージング法の検証だけでなく、「グラウンドトゥルース」高解像度の生体内所見との直接的な相関による新しい画像法の開発にも使用できます。

最後に、さまざまな治療(化学療法、放射線療法、光線力学療法)に対する腫瘍反応は、前臨床および臨床的に適用可能な画像診断法を使用して、この方法論で縦断的に監視できます。したがって、ここで説明する背側スキンフォールドウィンドウチャンバー腫瘍マウスモデルおよびイメージングプラットフォームは、例えば、前臨床の生体内顕微鏡所見をCTやMRIなどのより臨床的に適用可能なイメージングモダリティに変換するなど、さまざまながん研究に使用できます。

概要

腫瘍微小血管系は、腫瘍微小環境の重要な構成要素であり、治療の標的および治療反応の決定要因となる可能性があります。前臨床の場では、微小血管系は通常、同所性または異所性の窓室^{動物モデル1,2}で生体内顕微鏡を用いて研究されます。これは、イメージングが生きた組織で行われ、腫瘍を数週間または数か月にわたって縦断的に監視できるため、組織学的研究に比べていくつかの利点があります^2,3。これらの研究では、生体内顕微鏡の高解像度イメージング機能を活用して、腫瘍^4,5への治療薬の送達、治療抵抗性^の原因6、および抗血管新生治療^7,8や放射線療法^2,9などの治療に対する微小血管の反応を研究することができます。

生体内顕微鏡検査は、前臨床がん研究において明らかに重要な役割を果....

プロトコル

すべての動物処置は、カナダ動物管理評議会が定めた実験動物の手引きに従って行われました。実験は、カナダのトロントにあるUniversity Health Network Institutional Animal Care and Use Committeeによって承認されたプロトコルに従って行われました。

1.腫瘍接種のランドマーク

注:「ランドマーク」とは、DSFCの配置を最適化するために腫瘍細胞を注入する場所を示すために、マウスの皮膚にマーキングするプロセスを指します。この画期的な手続きは、接種と同じ日または1日前に行う必要があります。免疫不全のNOD。この作業には、Cg-Rag1tm1Mom Il2rgtm1Wjl/SzJ (NRG) メスマウスを使用しました。

1. 導入には5%イソフルラン、維持には2%イソフルランを使用してマウスに麻酔をかけます(酸素流量は0.5 L / minに設定)。オートクレーブ滅菌された手術用マットで包まれた加熱パッドにマウスを置いて、体温を維持します。
2. 腫瘍細胞の接種のためにマウスを髭剃り、続いて医療用脱毛クリームを塗布して準備します。30〜60秒後に、濡れた滅菌済みペーパータオルを使用して脱毛クリームを完全に取り除きます。乾燥を防ぐために獣医用アイローションを塗布してください。
3. アルコール綿棒で皮....

ディスカッション

この研究では、同じ動物で生体内顕微鏡検査と臨床的に適用可能な画像検査(CT、MRI、PET)の両方を行うワークフローを開発しました。これは、生体内顕微鏡検査とMRIなどの臨床画像診断法との直接的な相関関係により、前臨床顕微鏡検査所見を臨床に変換することを目的として行われました。従来のDSFCの設計は金属^2,3でできていますが、生体適合性.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cell Culture Materials
BxPC-3 Human Pancreatic Cancer Cells	ATCC (American Type Culture Collection)	CRL-1687
Corning Matrigel Basement Membrane Matrix, LDEV-free, 10 mL	Corning	354234
Corning Stripettor Ultra Pipet Controller	Corning	07-202-350
Dulbecco Phospphate buffered saline without Calcium, Magnesium, or phenol red, 500 mL	Gibco	14190144
Fetal Bovine Serum (Canada), 500 mL	Sigma-Aldrich	F1051-500ML
Penicillin-Streptomycin 100x (liquid,stabilized, sterile-filtered, cell culture tested)	Sigma-Aldrich	P4333-100ML
RPMI Medium 1640 (1x), liquid; with L-Glutamine, 500 mL	Gibco	11875093
TrypLE Express Enzyme, 500 mL	Gibco	12605028
Window Chamber Materials
12 mm Glass Coverslip	Harvard Apparatus	CS-12R No. 1.5
Connex 500 3D Printer	Stratasys	N/A
Biocompatible clear MED610 resin	Stratasys	RGD810
Loctite AA 3105 UV curable glue	Loctite	LCT1214249
Window chamber back frame	Trimech Inc	N/A
Window chamber fiducial marker	Trimech Inc	N/A
Window Chamber front frame	Trimech Inc	N/A
Window chamber support clip	Trimech Inc	N/A
inoculation and Surgery Materials
BD SafetyGlide Insulin Syringes with Permanently Attached Needles, 0.5 mL, 29 G x 1/2"	BD	CABD305932
Betadine Solution	Betadine	AP-B002C2R98U
Cidex OPA 14 Day Solution 3.8 L	ASP	JOH20394
Disposable Surgical Underpads 23 inch x 24 inch	Kendall	7134
Eye lubricant	Optixcare	50-218-8442
Hair removal cream	Nair	‎061700222611
Halstead Hemostatic Forceps	Almedic	7742-A12-150
Heating pad	Sunbeam	B086MCN59R
Iris Scissors	Almedic	7601-A8-690
Isoflurane	Sigma	792632
Metacam	Boehringer Ingelheim Animal Health USA Inc	NDC 0010-6015-03
NOD.Cg-Rag1tm1Mom Il2rgtm1Wjl/SzJ mouse	the Jackson laboratory	7799
Peanut Clipper & Trimmer	Wahl	8655-200
SOFSILK Nonabsorbable Surgical Suture #5-0 with 3/8" Taper point needle (17 mm) (Wax Coated,Braided Black Silk, Sterile)	Syneture	VS880
Splinter Forceps	Almedic	7725-A10-634
MR Imaging
3D printed window chamber immobilization device.			custom 3D printed, refer to figure 3 for details.
Convection heating device	3M Bair Hugger	70200791401
Drug injection system	Harvard Apparatus	PY2 70-2131	PHD 22/2200 MRI compatible Syringe Pump
Gadovist 1.0	Bayer	2241089
Respiratory monitoring system	SAII	Model 1030	MR-compatible monitoring and gating system for small animals.
Tail vein catheter (27 G 0.5" )	Terumo Medical Corp	15253
Optical Imaging
3D printed imaging stage			Custom 3D printed, refer to supplementary figure 3 for details.
12 V 7 W Flexible Polyimide Heater Plate Thin Adhesive PI Heating Film 25 mm x 50 mm	BANRIA	B09X16XCVS	Heating element used for mouse body temeprature regulation.
DC power supply	BK Precission	1761	Used to power the heating element.
Leica MZ FLIII	Leica Microsystems	15209
svOCT imaging system			In-house made imaging system. Details can be found in reference 23.
Software
MATLAB Software	MathWorks	R2020A