A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
* These authors contributed equally
תרגום ממצאי המיקרוסקופ התוך-חיוני מאותגר על ידי חדירת העומק הרדוד שלו לרקמה. כאן אנו מתארים מודל עכבר תא חלון גבי המאפשר רישום משותף של מיקרוסקופיה תוך חיונית ושיטות הדמיה ישימות קלינית (למשל, CT, MRI) למתאם מרחבי ישיר, מה שעשוי לייעל את התרגום הקליני של ממצאי מיקרוסקופ תוך חיוני.
הדמיה תוך-חיונית פרה-קלינית כגון מיקרוסקופיה וטומוגרפיה קוהרנטית אופטית הוכיחו את עצמם ככלים רבי ערך בחקר הסרטן להדמיית המיקרו-סביבה של הגידול ותגובתו לטיפול. שיטות הדמיה אלה הן בעלות רזולוציה בקנה מידה מיקרוני אך השימוש בהן מוגבל במרפאה בשל עומק החדירה הרדוד שלהן לרקמה. שיטות הדמיה ישימות יותר מבחינה קלינית כגון CT, MRI ו- PET הן בעלות עומק חדירה גדול בהרבה, אך הן בעלות רזולוציה מרחבית נמוכה יחסית (קנה מידה של מ"מ).
כדי לתרגם ממצאי הדמיה תוך-חיונית פרה-קליניים למרפאה, יש לפתח שיטות חדשות כדי לגשר על פער הרזולוציה בין מיקרו למאקרו . כאן אנו מתארים מודל עכבר גידול של תא חלון אחורי מקופל עור שנועד לאפשר הדמיה פרה-קלינית, תוך-חיונית וישימה קלינית (CT ו-MR) באותה חיה, ואת פלטפורמת ניתוח התמונה המקשרת בין שתי שיטות הדמיה נפרדות אלה. חשוב לציין, גישת תא החלון המתוארת מאפשרת לרשום במשותף את אופני ההדמיה השונים בתלת-ממד באמצעות סמנים פידוקיאליים על תא החלון לצורך קונקורדנציה מרחבית ישירה. מודל זה יכול לשמש לאימות שיטות הדמיה קליניות קיימות, כמו גם לפיתוח שיטות חדשות באמצעות קשר ישיר עם "אמת קרקעית" ממצאים אינטרה-חיוניים ברזולוציה גבוהה.
לבסוף, ניתן לעקוב לאורך זמן אחר תגובת הגידול לטיפולים שונים - כימותרפיה, הקרנות, טיפול פוטודינמי - באמצעות מתודולוגיה זו באמצעות שיטות הדמיה פרה-קליניות וקליניות. מודל עכבר הגידול של תא החלון הגבי ופלטפורמות ההדמיה המתוארות כאן יכולות לשמש במגוון מחקרי סרטן, למשל, בתרגום ממצאי מיקרוסקופ תוך חיוני פרה-קליני לשיטות הדמיה ישימות יותר מבחינה קלינית כגון CT או MRI.
מיקרו-וסקולטורה של הגידול היא מרכיב חשוב במיקרו-סביבה של הגידול שיכול להיות מטרה לטיפול וגורם מכריע בתגובה לטיפול. במסגרת הפרה-קלינית, מיקרו-כלי הדם נחקרים בדרך כלל באמצעות מיקרוסקופ תוך-חיוני במודלים אורתוטופיים או הטרוטופיים של בעלי חיים בתאי חלון 1,2. יש לכך מספר יתרונות על פני מחקרים היסטולוגיים מכיוון שההדמיה נעשית ברקמות חיות וניתן לעקוב אחר הגידול לאורך מספר שבועות או אפילו חודשים 2,3. מחקרים אלה יכולים למנף את יכולות ההדמיה ברזולוציה גבוהה של מיקרוסקופיה תוך חיונית כדי לחקור את מתן התרופות לגידול 4,5
כל ההליכים בבעלי חיים בוצעו בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות ניסוי שנקבע על ידי המועצה הקנדית לטיפול בבעלי חיים. הניסויים בוצעו על פי פרוטוקול שאושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של רשת הבריאות האוניברסיטאית בטורונטו, קנדה.
1. ציון דרך בחיסון הגידול
טומוגרפיית קוהרנטיות אופטית של שונות כתמים (svOCT) בוצעה כדי לקבל תמונות מיקרו-וסקולריות תלת-ממדיות של שדה ראייה גדול (FOV) (6 x 6 מ"מ,2 רוחבי x 1 מ"מ עומק). כדי להשיג תמונות אלה, נעשה שימוש במערכת OCT מקור סחף שתוארה קודם לכן, המבוססת על אינטרפרומטר ריבועי23. תמונות OCT נרכשו על ידי תפי?.......
בעבודה זו, פיתחנו זרימת עבודה לביצוע הן במיקרוסקופ תוך חיוני והן בדימות קליני (CT, MRI ו- PET) באותה חיה. זאת, במטרה לתרגם את ממצאי המיקרוסקופ הפרה-קליני למרפאה על ידי התאמה ישירה של מיקרוסקופ תוך-חיוני עם שיטות הדמיה קליניות כגון MRI. למרות שעיצובי DSFC קונבנציונליים עשויים ממתכת 2,3,.......
אנו מודים לד"ר קרלה קלסדה (פוסט-דוקטורנטית, מרכז הסרטן ע"ש הנסיכה מרגרט) ולד"ר טימותי סמואל (דוקטורנט, מרכז הסרטן ע"ש הנסיכה מרגרט) על עזרתם בגידול תאי גידול ופיתוח פרוטוקול חיסון. ד"ר קתלין מא, ד"ר אנה פייטרשק וד"ר אליסה גולדשטיין (המרכז לחקר בעלי חיים, מרכז הסרטן על שם הנסיכה מרגרט) סייעו בפיתוח פרוטוקול ניתוח. ג'ייקוב ברוסקה (טכנולוג הנדסה רפואית, מרכז הסרטן ע"ש הנסיכה מרגרט) וויין קלר (מנהל לקוחות חומרה, Javelin Technologies – חברה מקבוצת TriMech) הדפיסו בתלת-ממד את תאי החלונות. ג'יימס יונקמן (Advanced Optical Microscopy Facility, University Health Network) סיפק הדרכה רבת ערך לרכישת תמונות במיקרוסקופ ברייטפילד ופלואורסצנטי.
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 |
This article has been published
Video Coming Soon
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved