Translasyonel Kanser Araştırmalarında Kombine İntravital Mikroskopi ve Manyetik Rezonans Görüntüleme için Dorsal Deri Kıvrımlı Pencere Odası Tümör Fare Modeli

Özet

İntravital mikroskopi bulgularının translasyonu, dokuya sığ derinlik penetrasyonu ile karşı karşıyadır. Burada, intravital mikroskopi bulgularının klinik translasyonunu potansiyel olarak kolaylaştıran, doğrudan uzamsal korelasyon için intravital mikroskopi ve klinik olarak uygulanabilir görüntüleme modalitelerinin (örneğin, BT, MRI) birlikte kaydedilmesini sağlayan bir dorsal pencere odası fare modelini açıklıyoruz.

Özet

Mikroskopi ve optik koherens tomografi gibi klinik öncesi intravital görüntülemenin, tümör mikroçevresini ve tedaviye yanıtını görselleştirmek için kanser araştırmalarında değerli araçlar olduğu kanıtlanmıştır. Bu görüntüleme modaliteleri mikron ölçeğinde çözünürlüğe sahiptir ancak dokuya sığ penetrasyon derinlikleri nedeniyle klinikte sınırlı kullanıma sahiptir. BT, MRG ve PET gibi klinik olarak daha uygulanabilir görüntüleme modaliteleri çok daha fazla penetrasyon derinliğine sahiptir, ancak nispeten daha düşük uzamsal çözünürlüğe (mm ölçeği) sahiptir.

Klinik öncesi intravital görüntüleme bulgularını kliniğe dönüştürmek için, bu mikro-makro çözünürlük boşluğunu kapatmak için yeni yöntemler geliştirilmelidir. Burada, aynı hayvanda klinik öncesi intravital ve klinik olarak uygulanabilir (BT ve MR) görüntülemeyi mümkün kılmak için tasarlanmış bir dorsal deri kıvrımlı pencere odası tümör fare modelini ve bu iki farklı görselleştirme yöntemini birbirine bağlayan görüntü analiz platformunu açıklıyoruz. Daha da önemlisi, açıklanan pencere odası yaklaşımı, farklı görüntüleme modalitelerinin, doğrudan uzamsal uyum için pencere odası üzerindeki referans işaretleyiciler kullanılarak 3D olarak birlikte kaydedilmesini sağlar. Bu model, mevcut klinik görüntüleme yöntemlerinin doğrulanması için kullanılabileceği gibi, "temel gerçek" yüksek çözünürlüklü intravital bulgularla doğrudan korelasyon yoluyla yenilerinin geliştirilmesi için de kullanılabilir.

Son olarak, kemoterapi, radyoterapi, fotodinamik tedavi gibi çeşitli tedavilere tümör yanıtı, preklinik ve klinik olarak uygulanabilir görüntüleme modaliteleri kullanılarak bu metodoloji ile uzunlamasına izlenebilir. Bu nedenle, burada açıklanan dorsal deri kıvrımlı pencere odası tümör fare modeli ve görüntüleme platformları, örneğin klinik öncesi intravital mikroskopi bulgularının BT veya MRI gibi daha klinik olarak uygulanabilir görüntüleme yöntemlerine çevrilmesi gibi çeşitli kanser araştırma çalışmalarında kullanılabilir.

Giriş

Tümör mikrovaskülatürü, tedavi için bir hedef ve tedavi yanıtının belirleyicisi olabilen tümör mikroçevresinin önemli bir bileşenidir. Klinik öncesi ortamda, mikrovaskülatür tipik olarak ortotopik veya heterotopik pencere odası hayvan modellerinde^intravital mikroskopi kullanılarak incelenir ^1,2. Görüntüleme canlı dokularda yapıldığından ve tümör birkaç hafta hatta aylar boyunca uzunlamasına izlenebildiğinden, bunun histolojik çalışmalara göre çeşitli avantajları vardır ^2,3. Bu çalışmalar, terapötiklerin tümöre^4,5 verilmesini, te....

Protokol

Tüm hayvan prosedürleri, Kanada Hayvan Bakımı Konseyi tarafından belirlenen Deney Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'na uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Deneyler, Toronto, Kanada'daki Üniversite Sağlık Ağı Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylanan bir protokole göre gerçekleştirildi.

1. Tümör aşılama dönüm noktası

NOT: "Yer İşaretleme", DSFC yerleşimini optimize etmek için tümör hücrelerinin nereye enjekte edilmesi gerektiğini belirtmek için farenin derisini işaretleme işlemini ifade eder. Bu işaretleme işlemi aşılamadan aynı gün veya 1 gün önce yapılmalıdır. Bağış....

Tartışmalar

Bu çalışmada, aynı hayvanda hem intravital mikroskopi hem de klinik olarak uygulanabilir görüntüleme (BT, MRI ve PET) gerçekleştirmek için bir iş akışı geliştirdik. Bu, intravital mikroskopi ile MRG gibi klinik görüntüleme modaliteleri arasında doğrudan korelasyon sağlayarak preklinik mikroskopi bulgularını kliniğe çevirmek amacıyla yapıldı. Konvansiyonel DSFC tasarımları metal ^2,3'ten yapılmış olsa da, biyouyumlu bir plastik reç.......

Malzemeler

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